規(guī)整填料內(nèi)氣體流動和傳質(zhì)的CFD模擬.pdf

1、規(guī)整填料中傳質(zhì)效率和傳質(zhì)阻力決定了填料塔設(shè)備的尺寸大小和生產(chǎn)能耗，為降低填料塔的建造成本和生產(chǎn)能耗，提高規(guī)整填料的傳質(zhì)效率或者降低傳質(zhì)阻力是關(guān)鍵。研究發(fā)現(xiàn)，通過改變規(guī)整填料孔道的幾何特性來強化傳質(zhì)往往會引起壓降的升高，而降低了流動阻力卻會減弱了傳質(zhì)效率。由于傳質(zhì)主要發(fā)生在邊界層，流動阻力主要由主體流動決定，這就為強化傳質(zhì)的同時減小傳質(zhì)阻力提供了理論依據(jù)。
　　 規(guī)整填料孔道內(nèi)流體的流動特性難以檢測，本文利用顯色化學(xué)反應(yīng)實驗的方法

2、獲得規(guī)整填料內(nèi)流體的流動特性和傳質(zhì)系數(shù)的分布規(guī)律，顯色化學(xué)反應(yīng)實驗的優(yōu)點是能夠在不破壞規(guī)整填料內(nèi)流體流場的前提下獲得實驗所需要的傳質(zhì)系數(shù)和傳質(zhì)特性。
　　 本文嘗試使用計算流體力學(xué)(CFD)的方法對規(guī)整填料進行研究，以獲得規(guī)整填料內(nèi)流體的流動特性和傳質(zhì)系數(shù)的分布規(guī)律，該方法的優(yōu)點是能夠直接獲得規(guī)整填料內(nèi)流體的流場圖，操作簡便。本文根據(jù)規(guī)整填料內(nèi)流場的流動特性，建立了包括能夠精確模擬主體流動和邊界層特性的低雷諾數(shù)κ-ε湍流模型和計

3、算傳質(zhì)系數(shù)的表面快反應(yīng)模型，并把模擬結(jié)果和實驗結(jié)果及文獻數(shù)據(jù)進行了對比，驗證了該方法的可靠性。
　　 為了解決傳質(zhì)和阻力的矛盾，本文提出在規(guī)整填料之間加入平面隔板。由于氣體在規(guī)整填料孔道內(nèi)流動的阻力主要由壁區(qū)摩擦阻力、流動改向阻力和交叉流動阻力三部分組成，所以隔板的加入能夠消除氣氣交叉阻力，本文從實驗和CFD模擬兩部分出發(fā)，對該方案進行了驗證，結(jié)果表明，加入隔板之后，規(guī)整填料的平均傳質(zhì)系數(shù)得到了提高，傳質(zhì)阻力下降。