一、加压下规整填料塔内流体流动和传质特性的研究及其计算流体力学模拟(论文文献综述)
张晗阳[1](2021)在《表面微结构强化低温降膜流动及传质机理的初步研究》文中认为工业气体应用广泛,现代社会发展对工业气体的需求量日益增大,低温精馏方法是大规模生产高纯工业气体产品的最有效方法。目前,低温空分设备正在向大型化发展,其能耗问题日益突出。低温精馏塔是空分系统的关键部机,针对其内部的填料性能优化成为节省空分系统能耗的主要方法之一。填料的优化从几何结构形式的寻优逐渐发展到表面局部结构的优化。表面微结构处理作为表面优化的主要方向之一,在常温流体领域的研究已十分深入,但缺乏针对低温氧氮流体的具体研究。低温流体和常温流体之间的物性差异会造成两者流动特性的不同,从而引起两者传质特性的差异。这导致目前商用填料其表面微结构对于低温精馏过程的定量强化效果还未知,其结构特征尺寸在低温工况下的适配性还有待商榷。基于此,本文围绕填料表面微结构对低温精馏性能的影响机理展开以下研究工作:1.基于计算流体力学方法对比了微结构表面低温氧氮流体流动及传质特征,揭示了其在填料表面的局部降膜流动及传质机理,并从局部扰流的角度阐明微结构强化低温传质的方法。以Mellapak 250Y型填料的几何尺寸为基础,建立了二维正弦形、三角形及平板模型,对比分析了不同液体雷诺数工况下三类板的流动及传质情况。不同于平板,微结构表面的流动及传质分布均在波谷区域达到峰值,波峰区域降至最小。在模拟工况下,正弦形、三角形板相对平板表面最大可分别强化传质约50%和25%。此外,微结构强化低温精馏过程的主要机理是通过增强液膜内部扰动:微结构引起液膜流动的转向,增强内部流动强度及液膜波动性,同时在波谷处气液界面产生涡旋,促进了气液混合,从而强化传质过程。2.基于计算流体力学方法对比不同尺寸正弦形微结构的强化特性,从传质动力及阻力的角度展开尺寸优化并进一步解释微结构强化低温传质的方法。填料表面微结构为相间传质过程提供了外加的传质动力,在局部流动参数上可定量表现为气液界面法向速度以及涡旋影响范围的增大;但同时也导致液膜流动方向的阻力增大从而增厚了液膜,增大了传质阻力。要进一步的增强传质效果,需在减薄液膜厚度、减小传质阻力的基础上,保证足够的外加传质动力。将Mellapak 250Y的微结构尺寸作为参照,对比了不同振幅高度(0.4 mm、0.2 mm)以及不同周期长度(3.5 mm、4.0 mm)的正弦形微结构特征尺寸对于低温氧氮传质的强化作用。在模拟工况下,3.5 mm周期的微结构其传质阻力减小22%,平均法向速度为参照的66%,涡旋范围增大25%时,强化效果相比于参照进一步增大了约3%。3.设计搭建低温流体降膜流动及传质过程可视化实验装置,并完成初步运行工作。该实验台能实现填料表面局部降膜流动及传质过程,可用于理论模型的验证与修正并提供一手的低温流动及传质实验数据。实验台可对不同类型填料的性能进行变工况测量,整个实验过程由可视化系统进行拍摄,可获得低温流体的流动细节。本文完成了实验台的初步运行工作并拍摄了液氮降膜流动图像,证实了实验系统的有效性,为后续深入探索精馏传质过程提供夯实基础。
薛嘉星[2](2020)在《新型高效规整填料的开发及CFD模拟研究》文中研究说明在现代化工生产中,对节能环保的要求日益严格,急需要更加高效的新型填料。SP填料由于其独特的结构造型,能够极大程度改善填料塔内液体的不均匀流动,因此具有较高的传质效率,已经成功应用于许多化工分离过程。本研究通过CFD模拟技术对SP填料进行了结构优化,开发出综合性能更高的NS型填料,并建立了新型多尺度CFD模型对NS型丝网填料进行了流体力学性能研究。本研究取比表面积为700 m2/m3的SP填料的周期性代表单元进行计算流体力学(CFD)模拟,结果表明,填料流道转折处单位高度压降明显较高。将折角通道变为5mm圆弧过渡后,新型填料流道内单位高度压降变化平稳。为了研究填料性能,在直径为476mm的有机玻璃塔内,对比表面积均为700 m2/m3的SP丝网填料与NS型丝网填料进行了流体力学性能研究与传质性能研究,并与CY-700填料进行了对比。结果表明,实验范围内,NS型填料干塔压降较SP平均降低了 15.28%;在液相负荷L=22.49 m3·(m2·h)-1时,NS型填料湿塔压降平均降低了 20.01%;传质效率比CY-700 填料高 13.45%。本研究首次提出了适用于丝网规整填料的新型多尺度CFD模型,对NS型丝网填料的有效润湿面积及湿塔压降进行了研究。在丝网尺度上建立了能显示丝网上液膜流动特性的精确三维模型,研究了丝网两侧液膜厚度之比,发现由于丝网的多孔性,液体流经丝网会产生渗透作用,液体附着在丝网上向前流动,受重力影响,丝网上下两侧液膜厚度之比约为3:5。在填料周期单元,通过修改润湿角与进液量,将板波纹填料等效为丝网填料,在平板上得到了与丝网单侧相同的液流状态,研究了丝网填料的有效润湿面积与气液相负荷的相关关系,发现有效润湿面积随液相负荷的增加而增加,但两者并不呈线性关系,因为随着液相负荷的增加,液膜厚度也相应增加;在气相负荷较小时,有效润湿面积基本不受气相负荷的影响,随着气相负荷的增大,液体受到气体曳力作用,产生横向扩散,有效润湿面积迅速增大。最后,通过压降产生项机理与CFD的结合,得到全塔的湿塔压降。将模拟值与实验值进行对比,发现该模型具有较高的准确性,湿塔压降平均偏差为8.90%,仅在气液相负荷较大时偏差较大,在研究范围内最大偏差为24.76%。在新型填料设计与开发过程中具有较高的应用价值
刘宁馨[3](2020)在《开孔波纹填料表面薄膜流动与传质特性研究》文中进行了进一步梳理开孔结构和波纹结构一般组合出现在规整填料板上,对规整填料表面薄膜传质传热有着重要影响,现阶段对于波纹结构的研究较为多见,而开孔结构对于规整填料板上的薄膜流动以及传质的影响还未有深入的研究。本文贴合实际规整填料建立了开孔波纹板模型,采用开源软件OpenFOAM对其上的薄膜流动以及传质现象进行数值模拟研究,主要研究内容如下:(1)首次深入研究了开孔波纹板上开孔结构对于薄膜流动的影响,揭示了开孔结构增强气液两相相互作用的内在机理。模拟结果表明流经开孔结构的薄膜会产生厚度变化,进而导致自由表面上三个速度分量均出现极值,薄膜内流动速度平均值显着提高,开孔结构处气液相界面的旋涡明显增大。(2)探究了开孔率10%时开孔直径大小对于薄膜自由表面流动特性的影响,研究结果表明随着开孔直径增大,薄膜自由表面速度分量极值、自由表面面积以及流动长度上的往复波动也相应增大,最佳雷诺数操作条件在40-50区间内。(3)利用OpenFOAM编写了可简化计算量的连续质量传递模型传质求解器,并首次创建了三维开孔波纹板上薄膜传质模型,探究了开孔结构对于薄膜传质的影响,揭示了开孔结构处的浓度及传质系数分布规律。研究结果表明在开孔结构处浓度分布更加均匀,自由表面速度波动导致液相浓度增大,局部传质系数出现极值点。进一步对比了开孔率10%孔直径分别为2mm、4mm、6mm、8mm的开孔波纹板上的薄膜传质现象,模拟结果显示在液膜完全铺展后,开孔直径为8mm的开孔波纹板上的液相平均出口浓度极值以及平均传质系数极值最大,整场传质效果最好。(4)定量探究了稳定流动区域内开孔结构附近薄膜传质与流动特性之间的关系,发现自由表面浓度与速度平均值呈现正指数相关趋势,与波纹放置平面相垂直的速度分量对自由表面浓度分布影响最大。本课题建立了开孔波纹板上的薄膜流体气液两相流动及传质数值计算模型,实现了开孔波纹板孔径的几何优化从经验摸索到模拟研究的跨越,探究得到的孔径变化对流动以及传质影响的有关结论可以为开孔填料的设计和优化提供理论基础。
李景玉[4](2020)在《隔壁塔内半圆填料层中液体混合行为研究》文中指出隔壁塔作为一种内部热耦合塔,与常规塔序列相比具有节约能耗、降低设备投资的显着优势。随着化工行业逐渐走向产品高值化、工艺绿色化、过程连续化,隔壁塔成为了研究的热点。但截至目前,隔壁塔的水力学研究尚不充分,特别是针对隔壁填料塔中流体流动行为的研究。填料塔具有分离效率高、操作弹性大、生产能力大等优点,在应用中不可避免的产生“壁流效应”和“放大效应”。而在隔壁塔中因隔壁的存在,势必造成塔内流动特性不同于常规塔,因而探究隔壁塔内半圆填料层中液体流动行为对于隔壁塔的深入研究十分必要。实验采用空气-水冷模实验系统,建立直径为600mm,高2800mm半圆型填料塔流体力学实验装置。在喷淋密度L=4.8—27.3 m3/(m2·h),气相动能因子F=0—3Pa0.5的范围内对隔壁填料塔的压降、壁流与返混进行了研究。与同条件下常规塔压降数据相比,在一定喷淋密度范围内隔壁塔的压降对气速变化更为敏感。通过对实验数据的处理,关联了隔壁塔压降、液泛气速的模型。推导出应用于隔壁填料塔的壁流数学模型,计算值与实验值吻合良好。在壁流形成初期,平均误差低于15%,当壁流充分发展后,计算误差在7.3%以内。以氯化钠溶液为示踪剂,通过脉冲注入扰动响应技术得到停留时间分布曲线,分析表明隔壁塔内液相的轴向返混程度随着气、液速的增大而减小,并回归得到液相返混数学模型。为获得塔内流场信息,本文还采用了计算流体力学(CFD)方法对隔壁填料塔进行了研究。引用多孔介质理论,采用体积平均规则建立填料塔单相流与气液两相流数学模型。利用Ansys CFD软件建立与实验装置尺寸相同的物理模型,以多孔介质模型代替散堆填料具体结构,对塔内气相单相流与气液两相流进行了数值模拟,得到了塔内不同截面压力场、速度场与壁流的分布,并加以分析讨论。气相单相流压降模拟结果与实验干塔压降的平均误差约为8%,湿塔压降的误差在20%以下。模拟壁流量与实验壁流量的变化趋势基本一致,模拟值略大于实验值。本文结合实验和数值模拟两种手段对隔壁填料塔内流动行为进行了研究,为深入理解隔壁塔内的流动提供了依据。对于新型塔内件的开发,改进隔壁塔的设计方法,从而实现安全有效放大具有参考意义。
杨秋月[5](2020)在《新型锥式泡罩穿流萃取塔水力学特性的研究》文中研究表明液液萃取作为一项重要的化工分离技术,目前已被广泛用于核能、石油、医药、生物、新材料及环保等领域。作为萃取分离领域的研究重点,液液萃取设备的改进与强化也得到了越来越广泛地关注。基于此,本文提出了“锥式泡罩穿流萃取”的新方法,开发了一种无降液管设计的新型锥式泡罩穿流萃取塔,并通过操作特性、轴向混合特性以及计算流体力学(CFD)数值模拟三个方面对这种新型萃取塔设备的流体力学性能进行了深入研究,力求为化工分离领域提供了一种操作弹性大、稳定性高的萃取设备。操作特性研究包括分散相液滴直径测定、分散相存留分数测定、特性速度计算以及液泛通量测定四个部分,主要实验结果和结论如下:(1)萃取塔内分散相液滴粒径满足正态分布,液滴直径不仅与体系物性参数有关,还与分散相流速有着一定的关系。(2)分散相存留分数与分散相流速以及连续相流速均呈正相关关系,且分散相流速的影响大于连续相流速。(3)萃取塔对于中、高等界面张力的萃取体系均有一定的操作弹性范围,尤其适用于中等界面张力的萃取体系。针对锥式泡罩四面开孔的特殊结构,本文还引入了“有效开孔面积比”的概念对分散相液滴的形成情况进行了观察研究,并将这一概念作为重要参数运用到了液滴平均直径以及分散相存留分数的研究过程中。轴向混合特性研究包括连续相停留时间分布(RTD)测定及连续相轴向混合系数计算两个部分,探讨了萃取体系在不同操作条件下的连续相轴向混合情况。研究发现萃取塔内连续相轴向混合主要受连续相流速的影响,分散相流速的影响较弱。此外,本文还采用了前人经验关联以及因次分析两种方法对两相操作特性以及轴向混合特性研究中的各项流体力学参数进行了工程关联。计算流体力学(CFD)数值模拟研究包括新型锥式泡罩穿流萃取塔的小试实验装置模拟以及工业萃取装置模拟两个部分,通过对不同萃取塔二维结构模型内连续相流动的速度分布图、速度矢量图模拟结果分析,得到了以下结论:(1)锥式泡罩内锥形挡板过高会浪费塔内空间,增大轴向混合程度;锥形挡板过低不利于萃取塔内“分散-聚并-分散”的传质过程;相较于导流板为倾斜结构的锥式泡罩,导流板为垂直结构的锥式泡罩连续相流动性能更佳,回流死区更少。研究还发现虽然不同结构尺寸的锥式泡罩其连续相流动模式有所差别,但整体而言,均存在连续相流动平稳顺畅,流速分布均匀,回流死区面积小,轴向混合弱的流动规律。(2)工业萃取装置连续相的流动性能与小试实验装置连续相的流动性能相接近,且相较于每层塔板单个锥式泡罩排布的小试实验装置,工业萃取装置内每层塔板多个锥式泡罩排布的方式还可优化塔内流型,降低轴向混合。该模拟结果一定程度上说明了新型锥式泡罩穿流萃取塔工业放大的可行性。
赵洪康[6](2019)在《板式塔的性能研究与导向筛板塔在离子液体吸收过程中的应用》文中研究表明板式塔是应用最广泛的分离设备之一,大量应用于石油、化工、医药等分离过程。而塔板作为板式塔最重要的塔内件,其性能直接影响塔器设备的生产能力、能量消耗、设备的操作弹性以及产品的质量。由于板式塔设备的使用广泛、能耗大,即使塔板性能的微小提高也能带来巨大的节能效果。因此板式塔的研究和改进一直是化工生产节能降耗的关键领域之一。本文对导向筛板进行冷模实验,测定其流体力学与传质性能;采用计算流体力学模拟技术(Computational Fluid Dynamics,简称CFD)对塔板上两相流场进行模拟,获得实验方法无法测定的微观数据和信息,基于模拟结果建立了一个数学物理方程求解导向孔的动量传递系数和塔板的阻力系数,并进一步提出了导向孔的定量设计模型。将该定量设计模型首次在实验设备和工业设备改造中进行应用;本文还将计算流体力学模拟技术应用于梯形浮阀的结构优化改进以及新型导向立体板填复合塔板的开发设计。离子液体被称为“绿色溶剂”,本文选用离子液体[BMIM][Tf2N]应用于混合气中酯类有机物的吸收过程,并对其热力学性质进行了深入研究。主要工作和结果汇总如下:1.流体力学实验:通过内径476mm的有机玻璃塔实验设备,采用空气-水物系分别对导向筛板、梯形浮阀塔板以及新型导向立体板填复合塔板进行冷模实验测试,研究它们的流体力学性能,包括干板压降、湿板压降、漏液、雾沫夹带以及清液层高度等。另外,利用富氧水-空气物系测定实验塔板的传质效率。2.CFD模型的建立:根据质量守恒和动量守恒建立基本的CFD模型,对板式塔的清液层高度实验数据进行拟合回归,获得新的平均气相体积分率表达式,将其结合Bennett关系式,从而得到相间动量传递项表达式。在CFD模拟过程中利用UDF对模型中两相间的动量传递项进行修改,使得CFD模型对不同板式塔类型具有更好的适应性。3.提出导向孔定量设计模型,利用修改后的CFD模型对导向筛板进行模拟计算。在塔板上方构建一个封闭区间,对该区间内的液相在x方向进行动量衡算,建立一个包含导向孔动量传递系数和塔板阻力系数的数学物理方程。结合CFD模拟获得的流体流动数据,求解该方程获得导向筛板的流体力学参数(导向孔动量传递系数和塔板阻力系数)。利用求解的流体力学参数,进一步提出了导向孔的定量设计模型。最后在实验设备和工业设备改造中验证模型的适用性和可靠性。4.对(固定)梯形浮阀塔板进行结构改进,为了减少或者消除浮阀阀片上方的液体返混和滞留现象,优化塔板上两相分布,提出了改进方案,并且对结构改进前后的塔板进行流体力学实验测定和CFD模拟研究。5.根据复合塔板的设计思路,将立体筛板和规整填料复合开发出新型导向立体板填复合塔板。规整填料作为立体帽罩的局部结构,设置在立体帽罩上方,促进两相流体相互作用,优化两相接触状态。对新型导向立体板填复合塔板进行流体力学实验测定,根据其结构特点提出该塔板的干板压降模型。利用CFD模拟技术对该塔板进行模拟计算,研究塔板上两相流动,为塔板的设计和进一步优化提供了基础数据和信息。6.利用COSMO-RS模型筛选出适用于酯类气体吸收过程的离子液体[BMIM][Tf2N]。结合量子化学计算,从微观分子水平上揭示了其分离机理。测定三种酯(乙酸乙酯、丙酸乙酯和乙酸丁酯)和[BMIM][Tf2N]二元混合物的汽液相平衡(Vapor-Liquid Equilibria,简称 VLE)数据,与 UNIFAC-Lei 模型的计算结果进行比较。以离子液体[BMIM][Tf2N]作为吸收剂,进行了吸收实验,并将UNIFAC-Lei模型参数以及离子液体物性参数输入软件Aspen plus进行吸收过程的模拟。此外,通过系统地研究了离子液体[EMIM][BF4]对甲醇和甲缩醛的吸收。
舒亚胜[7](2019)在《SCA型高效规整填料的流体力学与传质性能研究》文中指出在国内外的分离领域,新型高效规整填料的开发及应用一直是研究的热点,性能优良的新型规整填料不断涌现。本文结合传质理论分析,在现有规整填料结构的基础上进行优化改进,研发设计出一种兼顾传质性能与流体力学性能的新型规整填料—SCA型高效金属丝网波纹填料。SCA型填料结构独特之处在于其突破了单种线形变化的局限:波纹线两端为小段竖直线,中间折线与竖直方向成30°夹角,凹凸性相反、圆心角均为60°的两段弧线以中心为原点对称,与两端的直线段相切,并与中段折线连接。填料整体呈现弧线与直线交替排布的独特构型,兼具了直线型、脉冲型等多种典型填料的优点。通过以水-空气-氧气为介质的冷态模型实验,测得了三种大比表面积(700、800、1000 m2·m-3)的SCA型填料的整体性能值,与传统CY型填料的性能值比较后的结果显示:SCA型高效填料的干塔压降值平均降低了 32%;湿塔压降值平均降低了 3 8.5%;液泛气速平均高出19.5%,等板高度值(HETP)平均降低了22%,验证了 SCA型填料优良的整体性能,在提高填料传质效率、降低填料压降及增大操作弹性方面效果明显。采用经典、普适的流体力学模型,对三种不同比表面积的SCA型填料进行了关联和拟合,得到了相关度好、精确度高的干塔压降、液泛气速模型关联式,能够用来计算不同操作条件下SCA型填料的相关性能值。本文从填料压降产生的机理入手,在自身结构特点的基础上,结合合理的模型假设与过程分析,建立了分别适用于描述与预测SCA型填料干塔压降、湿塔压降变化规律的新型模型,并通过计算发现模型计算值与实验值两者的相对偏差均控制在允许范围之内。新型干塔、湿塔压降模型可以精确的预测不同操作条件下SCA型系列填料的压降值,为后续的工业应用提供了理论指导。
刘洋[8](2019)在《3D打印新型金属规整填料的实验与CFD模拟研究》文中研究指明本文采用3D金属打印技术制作了一种新型金属规整填料(DP-1规整填料),并对这种新型金属规整填料进行了流体力学和传质实验。实验结果表明:DP-1规整填料的压降和持液量随气体动能F因子以及喷淋密度的增大而增大,泛点气速随喷淋密度的增大而减小,与传统填料相比,DP-1规整填料压降大,泛点气速小,操作弹性小;当F因子≤0.2 m·s-1·(kg·m-3)0.5,DP-1规整填料的传质性能高于750Y,当0.2≤F因子≤0.3 m·s-1·(kg·m-3)0.5时,DP-1规整填料的传质性能与750Y和500Y相近,当0.4≤F因子≤0.7 m·s-1·(kg·m-3)0.5时,DP-1规整填料传质性能与250Y和500Y相近,实验条件下,DP-1规整填料每米最高可达8块理论板,说明DP-1规整填料是一种适合于低负荷的新型高效规整填料。为了进一步研究DP-1规整填料内的流动规律,本文对DP-1规整填料进行了三维CFD数值模拟的初步探索,气体单相流和气液两相流的模拟结果与实验结果吻合较好,说明计算模型是可靠的。CFD模拟分析讨论了气体流速、液体流速、填料结构和尺寸对DP-1规整填料流体力学性能的影响,模拟结果表明:气体在填料通道内的流动主要以压缩扩张的喷射流动为主,同时气体会通过填料内部壁面侧孔形成S形流动,这种流动不仅增加了气体的流动行程,而且也提高了气液的湍动程度,有利于气液传质过程;液体在填料通道内仍然是以沿壁面的液膜流动为主,同时液膜流经壁面侧孔会被气体喷射吹散为雾状流,强化了气液传质过程;由于填料颈缩区尺寸较小造成流通面积小,液体在此容易堵塞,造成DP-1规整填料压降较高,填料壁面开有侧孔起到增强传质、缓解压力的作用,但壁面侧孔直径较小,且数量有限,对液体的分流作用不明显,这也是造成DP-1填料压降较高的主要原因之一。DP-1规整填料的实验研究和CFD模拟研究表明,DP-1规整填料具有高效的传质结构,但是流体力学性能较差。本文的研究结果可以为DP规整填料的优化和工业化设计提供指导。
胡小康[9](2019)在《折线波纹填料中CO2吸收性能研究》文中研究表明CO2作为主要的温室气体,能够与水泥基材料中不稳定钙的化合物反应,形成较稳定的化合物。将CO2作为添加剂运用到水泥基材料中,一方面有利于减少CO2的排放,一方面有利于改善水泥基材料的性能,本文对新型折线波纹填料中CO2的吸收进行了研究,获得的主要研究成果如下:通过乙醇胺(MEA,分子式C2H7NO)水溶液从电厂烟气中回收CO2的燃烧后捕集技术是目前较为可行的方式,规整填料塔作为实现这一功能的装置,改进和优化填料结构有利于提高CO2的捕集效率,降低装置运行能耗。本文在合理分析填料结构的基础上,结合现有的研究成果,提出采用折线形波纹填料,即改变过去单一采用与水平方向呈45°或者30°角型填料规则堆砌的直线形式,采用上层60°,下层30°交替堆砌的折线形波纹形式。传统的对填料塔性能的研究是通过实验研究进行,过程较为繁琐,且无法得到填料内部细观尺度液体精确的流动状态,本文通过建立有限元三维模型,运用Fluent软件结合质量、能量、动量和化学组分守恒方程,模拟带有传质和化学反应的动态过程,对不同形式填料的流体力学性能和传质性能进行对比,研究细观尺度下填料内部流体的流动情况,对试验结果进行分析和比较,上层60°下层30°形式的折线填料单元,相比传统的直线型填料形式压降略大,但在合理范围内,CO2的回收效率为77.14%,高于传统直线填料单元的50.82%。分别运用Fluent和Aspen对影响CO2吸收率的因素进行分析,得到如下结论:CO2的吸收效率随着烟气中CO2浓度的升高而降低,随着乙醇胺溶液浓度和流量的变大而增高,随着填料塔板厚度的增加而增高,其中影响最大的是乙醇胺溶液的浓度。实际生产中,应当考虑上述客观规律,并结合成本控制的要求,反应过程应该在常温常压环境下进行,乙醇胺溶液浓度为15%,塔级数为20,吸收液温度50℃时进行生产最经济高效。
于丹[10](2018)在《新型WPA填料的流体力学和传质性能研究及CFD模拟》文中认为规整填料塔由于压降低、操作弹性大、传质效率高等优点,广泛应用于化工生产过程中。作为重要的传质分离设备,其性能的好坏对整个工艺的稳定性、过程能耗、产品纯度以及环境都有直接的影响。在不断追求产品质量及能源利用率的需求下,开发低能耗、高效率的填料是填料塔研究的重点。本文在前人研究的基础上,以提高填料的通量、传质性能为目的,设计开发了一种新型规整填料—WPA(wavelike polyline arc)填料。实验研究了新填料的流体力学及传质性能,并利用CFD(Computational Fluid Dynamic,计算流体力学)方法着重研究了填料表面波纹结构对流体力学及传质的影响。主要工作和结果如下:1、根据填料中流体的流动机理,设计开发了 WPA填料。根据Deflt模型中压降产生的原因,该填料对上下两端板波纹做了垂直处理,降低流体在填料层之间由于方向突变而产生的压降。同时为了提高传质效率,WPA填料的中段部分为直线与圆弧相结合的结构,多段线结构使气液湍动程度增加,液膜表面更新加快,传质推动力增加。2、在由500mm的填料塔内,采用空气-水体系研究了四种不同比表面积WPA填料的流体力学性能与传质性能。结果表明,在相同的气液负荷下,WPA填料的压降及传质效率均随着比表面积的增加而增大,操作弹性随着比表面积的增加而减小。并对WPA填料的流体力学与传质性能实验数据进行了关联拟合。3、为了验证填料结构对性能的影响,在相同的实验条件下WPA125填料与传统Mellapak125X填料进行了对比。结果表明:与Mellapak125X填料相比,WPA125填料的干塔压降平均降低了 30%左右,湿塔压降降低了 20%~40%,随着喷淋密度的增加,降低幅度逐渐增大;WPA125的液泛气速平均提高了 12%。在较小喷淋密度 16.87 m3/(m2·h)≤L≤22.49m3/(m2·h)范围内,WPA125填料的传质效率在整个测试气速范围内均高于Mellapak125X填料的传质效率;而在喷淋密度28.11m/(m2·h)<L<50.60m3/(m2 h)范围内,较低气速时,WPA125 填料与Mellapak125X填料的传质效率基本相等,随着气速的增加,WPA125填料的传质效率逐渐高于Mellapak125X填料的传质效率。4、利用CFD模拟方法,首次把填料表面波纹结构对液膜厚度、有效相界面积的影响与持液量、全塔压降联系起来。分别建立了光滑板与波纹板局部的2D、3D物理模型,以VOF模型为基础,模拟计算得到了光滑板与波纹板在不同气液速度下的平均液膜厚度、有效相界面积与持液量;在全塔物理模型中,利用多孔介质模型模拟得到了全塔压降。结果表明,由于在波纹板波谷处出现液体累积,平均液膜厚度与持液量的值明显高于光滑板上的值。同时液体在波纹板上出现横向扩散,波纹板有效相界面积比光滑板有所增加,但有效相界面积在两种板上的差异不如平均液膜厚度与持液量在两种板上的差异明显。湿塔压降模拟结果表明两种板的模拟值与实验值误差都在10%左右,吻合性较高。同时对光滑板模拟值与波纹板实验值进行了对比,误差在20%左右。在物理建模过程中,需根据研究重点,选择是否忽略填料表面的波纹结构。5、在二维流场基础上,建立了气液两相二维传质CFD模型,给出了传质源项表达式。通过流场分析,验证了WPA填料结构有利于提高填料的传质效率。同时研究了光滑板与波纹板的传质,结果显示,在低液量下,波纹板的传质效率比光滑板提高了20%左右,而在高液量下,传质效率仅高5%左右,与HETP实验值趋势相同。在进行传质CFD模拟时,不能简单的把填料表面处理成平面,尤其是在喷淋密度较小的范围内。6、建立了 WPA填料的干、湿塔压降数学模型。干塔压降模型充分考虑折线结构影响,引入了形状因子,模型计算值与实验值误差在5%之内。湿塔压降模型基于Delft模型,与本文的CFD模拟结果相结合,对Delft模型进行修正简化,模型计算值与实验值误差在10%左右。验证了模型的普适性,把建立的湿塔压降模型应用于文献中的填料,计算值与实验值误差也在10%之内。该模型可为新填料的设计提供理论依据。
二、加压下规整填料塔内流体流动和传质特性的研究及其计算流体力学模拟(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、加压下规整填料塔内流体流动和传质特性的研究及其计算流体力学模拟(论文提纲范文)
(1)表面微结构强化低温降膜流动及传质机理的初步研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
主要符号表 |
1.绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 规整填料发展现状 |
1.3 填料表面微结构 |
1.4 微结构强化低温传质的主要科学问题 |
1.5 本文的主要研究工作 |
2.微结构表面低温氧氮流动及传质特征对比 |
2.1 气液传质模型介绍 |
2.1.1 经典理论模型 |
2.1.2 半理论-半经验模型 |
2.1.3 计算流体力学模型 |
2.2 数值模型建立 |
2.2.1 三类表面的几何模型 |
2.2.2 流动模型 |
2.2.3 传质模型 |
2.2.4 边界条件设置及数据后处理 |
2.2.5 网格无关性及模型验证 |
2.3 平板及微结构板下低温氧氮流体传质特性对比 |
2.3.1 沿不同板的传质及速度分布 |
2.3.2 局部流动特性强化传质 |
2.3.3 不同液体雷诺数下传质特性对比 |
2.4 本章小结 |
3.正弦形微结构尺寸优化及强化特性对比 |
3.1 微结构尺寸确定 |
3.2 不同微结构振幅高度的影响 |
3.2.1 传质结果对比 |
3.2.2 液膜厚度对比 |
3.2.3 局部流动参数对比 |
3.3 不同微结构周期长度的影响 |
3.3.1 传质结果对比 |
3.3.2 液膜厚度对比 |
3.3.3 局部流动参数对比 |
3.4 本章小结 |
4.低温氧氮降膜流动及传质可视化实验装置设计及初步实验 |
4.1 实验装置整体设计介绍 |
4.1.1 实验装置设计思路 |
4.1.2 实验腔体内部结构 |
4.2 测量系统 |
4.2.1 温度测量 |
4.2.2 压力测量 |
4.2.3 浓度测量 |
4.2.4 质量流量测量 |
4.3 可视化系统 |
4.4 漏热分析 |
4.4.1 辐射漏热 |
4.4.2 低温腔壁面漏热 |
4.4.3 喷淋管漏热 |
4.5 实验系统不确定度分析 |
4.6 初步实验及结果 |
4.6.1 实验流程及操作步骤 |
4.6.2 初步实验结果 |
4.6.3 后续实验规划 |
4.7 本章小结 |
5.全文总结与展望 |
5.1 全文总结 |
5.2 创新点 |
5.3 展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简历及攻读硕士学位期间所获得的成果 |
(2)新型高效规整填料的开发及CFD模拟研究(论文提纲范文)
学位论文数据集 |
摘要 |
Abstract |
符号说明 |
第一章 文献综述 |
1.1 填料发展概述 |
1.1.1 散堆填料 |
1.1.2 规整填料 |
1.2 填料的流体力学性能 |
1.2.1 压降 |
1.2.2 持液量 |
1.2.3 液泛气速 |
1.3 填料的传质性能 |
1.3.1 有效传质面积 |
1.3.2 传质系数 |
1.3.3 等板高度(HETP) |
1.4 CFD在填料科学中的应用 |
1.4.1 CFD简介 |
1.4.2 CFD模拟的一般步骤 |
1.4.3 多相流模型简介 |
1.4.4 计算流体力学在填料塔中的应用 |
1.5 课题意义及研究内容 |
1.5.1 课题意义 |
1.5.2 研究内容 |
第二章 NS型填料的开发 |
2.1 SP填料简介 |
2.2 SP填料的CFD模拟优化 |
2.2.1 前处理 |
2.2.2 模拟计算 |
2.2.3 结果与讨论 |
2.3 NS型填料的开发及性能对比 |
2.3.1 NS型填料的开发 |
2.3.2 填料优化前后性能对比 |
2.4 小结 |
第三章 实验部分 |
3.1 实验条件 |
3.1.1 实验装备流程 |
3.1.2 实验设备 |
3.1.3 实验前的准备工作 |
3.2 实验方法 |
3.2.1 流体力学性能测定 |
3.2.2 传质性能测定 |
3.3 数据处理方法 |
第四章 实验结果分析与讨论 |
4.1 填料的流体力学性能 |
4.1.1 干塔压降 |
4.1.2 湿塔压降 |
4.1.3 液泛气速 |
4.2 填料的传质性能 |
4.3 小结 |
第五章 NS型填料的多尺度CFD模拟 |
5.1 小尺度模拟 |
5.1.1 前处理 |
5.1.2 CFD模拟计算 |
5.1.3 结果与讨论 |
5.2 中尺度模拟 |
5.2.1 前处理 |
5.2.2 CFD模拟计算 |
5.3 湿塔压降计算 |
5.4 小节 |
第六章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
科研成果及发表的学术论文 |
导师和作者简介 |
附录 |
专业学位硕士研究生学位论文答辩委员会决议书 |
(3)开孔波纹填料表面薄膜流动与传质特性研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 薄膜流动特性研究进展 |
1.3 规整填料表面传质研究进展 |
1.4 研究内容与目标 |
第2章 薄膜流动与传质数学模型 |
2.1 薄膜流动控制方程 |
2.1.1 相界面捕捉方法 |
2.1.2 VOF相界面捕捉模型 |
2.1.3 连续性方程以及动量方程 |
2.2 薄膜传质控制方程 |
2.3 求解器验证 |
2.3.1 薄膜流动求解器验证 |
2.3.2 薄膜传质求解器验证 |
2.4 本章小结 |
第3章 开孔波纹板表面薄膜流动研究 |
3.1 开孔波纹板表面薄膜流动数值模型 |
3.1.1 物理模型 |
3.1.2 边界条件 |
3.1.3 物性参数设置 |
3.1.4 网格划分以及无关性验证 |
3.2 自由表面特性 |
3.2.1 不同孔直径波纹板上液膜铺展情况 |
3.2.2 薄膜流动方向上自由表面轮廓以及速度分布 |
3.2.3 同一流动长度上薄膜自由表面轮廓以及速度分布 |
3.2.4 不同孔直径波纹板上薄膜自由表面往复速度分布 |
3.2.5 不同孔直径波纹板上液膜相对自由表面面积 |
3.3 薄膜流体内速度分布 |
3.3.1 未开孔波纹板上薄膜内速度分布 |
3.3.2 开孔直径4mm的波纹板上薄膜内速度分布 |
3.3.3 不同孔直径波纹板上薄膜内速度分布 |
3.4 整场流场分布 |
3.5 开孔波纹板表面薄膜流动实验 |
3.5.1 实验装置与流程 |
3.5.2 实验结果与模拟结果对比 |
3.6 本章小结 |
第4章 开孔波纹板表面薄膜传质研究 |
4.1 开孔波纹板表面薄膜传质数值模型 |
4.1.1 物理模型 |
4.1.2 边界条件 |
4.1.3 物性参数设置 |
4.2 整场浓度分布 |
4.2.1 未开孔波纹板上浓度分布 |
4.2.2 开孔直径4mm的波纹板上浓度分布 |
4.2.3 不同孔直径波纹板上浓度分布 |
4.3 液相出口浓度 |
4.4 液相传质系数 |
4.4.1 液相局部传质系数 |
4.4.2 液相整场平均传质系数 |
4.5 整场传质效果 |
4.6 自由表面浓度与速度关系探究 |
4.7 开孔波纹板表面薄膜传质实验 |
4.7.1 实验原理 |
4.7.2 实验结果与模拟结果对比 |
4.8 本章小结 |
第5章 总结与展望 |
5.1 总结 |
5.2 展望 |
参考文献 |
硕士期间发表主要论文 |
(4)隔壁塔内半圆填料层中液体混合行为研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
注释表 |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 隔壁塔的概述及其研究现状 |
1.2.1 隔壁塔的结构特点 |
1.2.2 隔壁塔的节能原理 |
1.2.3 隔壁塔的研究及应用现状 |
1.3 填料塔流体力学性能的研究 |
1.3.1 压降 |
1.3.2 液泛气速 |
1.3.3 壁流 |
1.3.4 返混 |
1.4 计算流体力学(CFD)概述 |
1.4.1 CFD应用背景 |
1.4.2 CFD在填料塔研究中的应用 |
1.5 论文主要内容 |
第二章 隔壁塔内半圆填料层研究的实验装置及方法 |
2.1 被测填料简介 |
2.2 实验装置设计 |
2.2.1 实验系统及流程 |
2.2.2 分布器的设置 |
2.3 实验设备与参数 |
2.3.1 补偿式微压差计 |
2.3.2 实验设备参数和物性参数 |
2.4 实验内容和方法 |
2.4.1 压降的测定 |
2.4.2 壁流量的测定 |
2.4.3 液体停留时间分布的测定 |
2.5 本章小结 |
第三章 隔壁塔内半圆填料层流体力学性能及模型关联 |
3.1 压降模型的关联 |
3.1.1 干塔压降的模型关联 |
3.1.2 湿塔压降的模型关联 |
3.2 液泛气速的模型关联 |
3.3 隔壁塔内半圆填料层壁流模型 |
3.3.1 壁流模型 |
3.3.2 实验结果 |
3.4 塔内液相返混 |
3.4.1 示踪剂浓度的标定 |
3.4.2 计算模型 |
3.4.3 实验结果讨论 |
3.4.4 流动模型的建立 |
3.5 本章小结 |
第四章 隔壁填料塔内流体力学行为模拟 |
4.1 多孔介质理论 |
4.1.1 多孔介质概念 |
4.1.2 多孔介质模型 |
4.1.3 表征体元概念 |
4.2 体积平均理论 |
4.2.1 体积平均概念 |
4.2.2 体积平均规则 |
4.3 隔壁填料塔单相流CFD模拟 |
4.3.1 物理模型的建立 |
4.3.2 网格划分 |
4.3.3 控制方程的建立 |
4.3.4 边界条件 |
4.4 气相单相流模拟结果分析 |
4.5 隔壁填料塔气液两相流CFD模拟 |
4.5.1 物理模型的建立 |
4.5.2 网格划分 |
4.5.3 多相流控制方程的建立 |
4.5.4 边界条件 |
4.6 气液两相流模拟结果分析 |
4.6.1 压降结果分析 |
4.6.2 壁流结果分析 |
4.7 本章小结 |
第五章 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 创新点 |
5.3 展望 |
参考文献 |
攻读学位期间所取得的相关科研成果 |
致谢 |
(5)新型锥式泡罩穿流萃取塔水力学特性的研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
第一章 文献综述 |
1.1 常用萃取设备介绍 |
1.1.1 混合澄清槽 |
1.1.2 筛板萃取塔 |
1.1.3 填料萃取塔 |
1.1.4 转盘萃取塔 |
1.1.5 脉冲筛板塔 |
1.2 板式萃取塔强化研究进展 |
1.3 板式萃取塔操作特性研究 |
1.3.1 分散相液滴直径 |
1.3.2 分散相存留分数 |
1.3.3 特性速度和液泛速度 |
1.4 萃取塔轴向混合现象 |
1.4.1 轴向混合的成因 |
1.4.2 连续相轴向混合的测定与计算 |
1.4.3 连续相轴向混合的关联研究 |
1.5 因次分析法简介 |
1.5.1 因次表达式 |
1.5.2 因次分析法求解介绍 |
1.6 萃取塔内流场的计算流体力学研究 |
1.6.1 CFD的基本理论 |
1.6.2 ANSYS软件的介绍 |
1.6.3 湍流模型的简介 |
1.6.4 CFD在萃取设备方面的应用 |
1.7 本文的研究内容 |
第二章 实验装置与实验方法 |
2.1 锥式泡罩的设计原理 |
2.2 实验装置 |
2.3 实验试剂及仪器 |
2.4 实验体系 |
2.5 转子流量计的标定 |
2.6 实验方法 |
2.6.1 分散相液滴直径测定方法 |
2.6.2 分散相存留分数测定方法 |
2.6.3 液泛速度测定方法 |
2.6.4 连续相轴向混合系数测定方法 |
2.7 本章小结 |
第三章 操作特性研究 |
3.1 分散相液滴直径研究 |
3.1.1 分散相液滴粒径分布的测定 |
3.1.2 分散相液滴平均直径的计算 |
3.1.3 有效开孔面积比的计算 |
3.1.4 分散相液滴平均直径的工程关联 |
3.2 分散相存留分数研究 |
3.2.1 分散相存留分数的测定 |
3.2.2 分散相存留分数的工程关联 |
3.3 特性速度研究 |
3.3.1 特性速度的计算 |
3.3.2 特性速度的工程关联 |
3.4 液泛速度研究 |
3.4.1 液泛速度的测定 |
3.4.2 液泛通量的工程关联 |
3.5 本章小结 |
第四章 轴向混合特性研究 |
4.1 连续相停留时间分布的影响研究 |
4.1.1 分散相流速对停留时间分布的影响 |
4.1.2 连续相流速对停留时间分布的影响 |
4.2 连续相轴向混合系数的影响研究 |
4.2.1 分散相流速对连续相轴向混合系数的影响 |
4.2.2 连续相流速对连续相轴向混合系数的影响 |
4.3 连续相轴向混合系数的工程关联 |
4.4 本章小结 |
第五章 新型锥式泡罩穿流萃取塔的计算流体力学研究 |
5.1 小试实验装置的CFD模拟 |
5.1.1 计算模型 |
5.1.2 网格划分 |
5.1.3 求解模型及边界条件设置 |
5.1.4 计算结果分析 |
5.2 工业萃取装置的CFD模拟 |
5.2.1 计算模型 |
5.2.2 网格划分 |
5.2.3 求解模型及边界条件设置 |
5.2.4 计算结果分析 |
5.3 本章小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
符号说明 |
附录一 转子流量计标定 |
附录二 分散相液滴的形成情况 |
作者简介 |
(6)板式塔的性能研究与导向筛板塔在离子液体吸收过程中的应用(论文提纲范文)
学位论文数据集 |
摘要 |
ABSTRACT |
符号说明 |
第一章 绪论 |
1.1 板式塔的研究背景 |
1.1.1 筛板型板式塔 |
1.1.2 浮阀型板式塔 |
1.1.3 帽罩型板式塔 |
1.1.4 复合型板式塔 |
1.2 板式塔的流体力学研究进展 |
1.2.1 气液两相接触状态 |
1.2.2 塔板压降 |
1.2.3 漏液 |
1.2.4 雾沫夹带 |
1.3 计算流体力学(CFD)在精馏塔研究中的进展 |
1.3.1 拟单相模型 |
1.3.2 混合模型 |
1.3.3 双流体模型 |
1.4 离子液体的热力学研究 |
1.4.1 COSMO-RS模型 |
1.4.2 UNIFAC-Lei模型 |
1.5 本文的研究内容 |
第二章 塔板两相流场CFD模型的建立 |
2.1 气液两相流场数学模型的建立 |
2.1.1 气液两相流场的动量传递模型 |
2.1.2 气液两相间动量传递源项 |
2.2 湍流模型 |
2.2.1 二阶矩模式 |
2.2.2 涡粘性模式 |
2.3 近壁处理方法 |
2.4 小结 |
第三章 导向筛板的性能研究与CFD模拟 |
3.1 导向筛板的结构 |
3.1.1 导向筛板的设计思想 |
3.1.2 导向筛板的结构及特点 |
3.2 导向筛板的实验研究 |
3.2.1 实验装置与流程 |
3.2.2 实验方法 |
3.3 导向筛板的CFD模拟 |
3.3.1 CFD模型的建立 |
3.3.2 动量传递源项 |
3.3.3 边界条件及网格的划分 |
3.4 结果与讨论 |
3.4.1 数据 |
3.4.2 结果分析 |
3.4.3 流体力学参数的研究 |
3.4.4 导向孔的定量设计模型 |
3.5 模型验证 |
3.5.1 实验设备的改造项目 |
3.5.2 工业设备的改造项目 |
3.6 小结 |
第四章 梯形浮阀塔板的结构优化 |
4.1 梯形浮阀塔板的尺寸及结构优化 |
4.2 流体力学实验 |
4.2.1 实验条件 |
4.2.2 实验数据 |
4.2.3 结果分析 |
4.3 CFD模型 |
4.3.1 CFD模型方程 |
4.3.2 网格生成 |
4.3.3 边界条件的设置 |
4.4 模拟结果与讨论 |
4.4.1 气液两相分布 |
4.4.2 液相速度以及清液层高度分布 |
4.4.3 液相体积含率分布 |
4.5 小结 |
第五章 新型导向立体板填复合塔板的开发研究 |
5.1 新型导向立体板填复合塔板的结构尺寸 |
5.1.1 设计思想 |
5.1.2 结构与特点 |
5.1.3 新型立体复合塔板的气、液相流动 |
5.2 流体力学实验 |
5.2.1 实验条件 |
5.2.2 实验数据 |
5.2.3 实验结果分析讨论 |
5.3 干板压降模型 |
5.3.1 导向孔的压力损失 |
5.3.2 立体筛孔帽罩的压力损失 |
5.3.3 规整填料的压力损失 |
5.3.4 复合塔板的干板压降 |
5.4 CFD模型 |
5.4.1 CFD模型方程 |
5.4.2 网格生成 |
5.4.3 边界条件设置 |
5.5 模拟结果分析讨论 |
5.5.1 干板压降 |
5.5.2 气液两相分布 |
5.5.3 液相速度x分量 |
5.6 小结 |
第六章 离子液体在吸收过程中的应用 |
6.1 COSMO-RS模型 |
6.2 UNIFAC-Lei模型 |
6.3 酯类VOCs的吸收 |
6.3.1 气液相平衡实验 |
6.3.2 吸收实验 |
6.3.3 数据 |
6.3.4 离子液体的筛选 |
6.3.5 表面电荷密度分析 |
6.3.6 过剩焓分析 |
6.3.7 相互作用能量分析 |
6.3.8 汽液相平衡分析 |
6.3.9 吸收实验结果分析 |
6.3.10 吸收过程模拟 |
6.4 甲醇和甲缩醛的吸收 |
6.4.1 气液相平衡实验 |
6.4.2 吸收实验 |
6.4.3 数据 |
6.4.4 汽液相平衡分析 |
6.4.5 表面电荷密度分析 |
6.4.6 过剩焓分析 |
6.4.7 相互作用能量分析 |
6.4.8 相互作用力分析 |
6.4.9 吸收过程模拟 |
6.5 小结 |
第七章 结论与创新点 |
7.1 结论 |
7.2 创新点 |
参考文献 |
附录 |
致谢 |
研究成果及发表的学术论文 |
作者简介 |
导师简介 |
(7)SCA型高效规整填料的流体力学与传质性能研究(论文提纲范文)
学位论文数据集 |
摘要 |
abstract |
符号说明 |
第一章 文献综述 |
1.1 填料发展历程概述 |
1.1.1 散堆填料 |
1.1.2 规整填料 |
1.2 填料的流体力学性能 |
1.2.1 填料持液量 |
1.2.2 填料的压降 |
1.2.3 液泛气速 |
1.3 填料的传质性能 |
1.3.1 有效传质相界面积 |
1.3.2 传质系数 |
1.3.3 等板高度(HETP) |
1.4 课题研究意义和主要内容 |
1.4.1 课题研究意义 |
1.4.2 主要研究内容 |
第二章 SCA型填料的研发思路与实验方案 |
2.1 SCA型高效填料的研发思路 |
2.1.1 传统波纹填料局限性 |
2.1.2 SCA型填料结构特征 |
2.2 实验装置与内容 |
2.2.1 实验装置及设备 |
2.2.2 实验准备与具体内容 |
2.3 实验方法 |
2.3.1 干塔压降实验 |
2.3.2 湿塔压降与液泛气速实验 |
2.3.3 传质性能实验 |
2.4 实验数据处理方法 |
第三章 实验结果分析与讨论 |
3.1 SCA型填料的流体力学性能 |
3.1.1 干塔压降 |
3.1.2 湿塔压降 |
3.1.3 液泛气速 |
3.2 SCA型填料的传质性能 |
3.2.1 不同喷淋密度下的传质性能比较 |
3.2.2 不同比表面积的SCA型填料的传质性能比较 |
3.2.3 SCA型填料与CY型填料的传质性能比较 |
3.3 小结 |
第四章 SCA型填料的流体力学模型关联 |
4.1 干塔压降的模型关联 |
4.2 湿塔压降的模型关联 |
4.3 液泛气速的拟合 |
4.4 小结 |
第五章 SCA型填料的压降模型建立 |
5.1 SCA型填料的干塔压降模型 |
5.1.1 干塔压降模型建立 |
5.1.2 模型计算 |
5.2 SCA型填料的湿塔压降模型 |
5.2.1 湿塔压降模型建立 |
5.2.2 模型计算 |
5.3 小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
研究成果及发表学术论文 |
作者和导师简介 |
附件 |
(8)3D打印新型金属规整填料的实验与CFD模拟研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
符号说明 |
第一章 绪论 |
1.1 课题背景 |
1.2 填料的发展概述 |
1.2.1 填料塔简介 |
1.2.2 散堆填料 |
1.2.3 规整填料 |
1.3 填料性能 |
1.3.1 流体力学性能 |
1.3.2 传质性能 |
1.4 3D打印技术介绍与应用 |
1.4.1 国外发展情况 |
1.4.2 国内发展情况 |
1.4.3 3D打印技术在化工领域的应用 |
1.5 计算流体力学在规整填料研究中的应用 |
1.5.1 计算流体力学简介 |
1.5.2 计算流体力学在规整填料研究中的应用 |
1.6 课题内容与意义 |
第二章 DP-1规整填料的实验研究 |
2.1 新型金属规整填料介绍 |
2.2 实验装置 |
2.2.1 流体力学实验 |
2.2.2 传质实验 |
2.2.3 实验试剂及设备 |
2.3 实验步骤 |
2.3.1 实验前准备 |
2.3.2 干压降的测定 |
2.3.3 湿压降、泛点的测定 |
2.3.4 持液量的测定 |
2.3.5 传质实验 |
2.3.6 样品分析 |
2.4 实验数据处理 |
2.5 实验结果 |
2.5.1 填料内孔道流动状态 |
2.5.2 压降 |
2.5.3 泛点 |
2.5.4 持液量 |
2.5.5 传质性能 |
2.6 本章小结 |
第三章 DP-1规整填料的CFD模拟研究 |
3.1 气体单相流的三维CFD数值模拟 |
3.1.1 模型建立 |
3.1.2 求解设置 |
3.1.2.1 模型与算法选择 |
3.1.2.2 边界条件 |
3.1.3 模拟结果及讨论 |
3.1.3.1 模型验证 |
3.1.3.2 压降 |
3.1.3.3 速度 |
3.2 气液两相流的三维CFD数值模拟 |
3.2.1 模型的建立 |
3.2.2 求解设置 |
3.2.2.1 模型与算法选择 |
3.2.2.2 表面张力 |
3.2.2.3 边界条件 |
3.2.3 模型可靠性验证 |
3.2.4 模拟结果讨论 |
3.2.4.1 液相流速的影响 |
3.2.4.2 气相速度的影响 |
3.2.4.3 填料结构对流动的影响 |
3.3 本章小结 |
第四章 结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间所取得的科研成果 |
致谢 |
(9)折线波纹填料中CO2吸收性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景 |
1.1.1 温室效应 |
1.1.2 CO_2的捕集 |
1.1.3 CO_2的应用 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 填料塔的发展概述 |
1.2.2 碳捕获CFD模拟研究现状 |
1.2.3 碳捕获实验研究现状 |
1.3 研究的目的和意义 |
1.4 研究内容 |
第2章 填料周期单元中乙醇胺溶液吸收CO_2的过程模拟 |
2.1 模拟软件Fluent简介 |
2.2 多相流有限元模拟理论模型 |
2.2.1 质量守恒方程 |
2.2.2 能量守恒方程 |
2.2.3 动量守恒方程 |
2.2.4 湍流方程 |
2.2.5 组分质量守恒方程 |
2.2.6 化学反应动力学 |
2.2.7 多相流模型 |
2.3 质量传递模型 |
2.3.1 传质原理及其方式 |
2.3.2 CO_2在气液两相中的传递 |
2.3.3 相间传质理论 |
2.3.4 考虑化学反应的质量传递及传质系数的确定 |
2.4 物性参数 |
2.4.1 密度 |
2.4.2 粘度 |
2.4.3 组成成分及物性参数 |
2.5 模型尺寸、网格划分及边界条件的设置 |
2.6 模拟计算 |
第3章 折线波纹填料的性能分析及各因素对CO_2吸收效率的影响 |
3.1 流体力学性能 |
3.2 传质性能 |
3.3 乙醇胺溶液吸收CO_2效率的影响因素分析 |
3.3.1 烟气中CO_2浓度的影响 |
3.3.2 MEA溶液浓度的影响 |
3.3.3 MEA溶液使用量的影响 |
3.3.4 反应环境压强的影响 |
3.3.5 填料高度的影响 |
第4章 运用Aspen Plus非平衡级模型进行CO_2吸收的流程模拟 |
4.1 模拟软件Aspen Plus简介 |
4.2 乙醇胺捕集CO_2的工艺流程 |
4.3 MEA脱碳工艺流程模型 |
4.3.1 基于速率的非平衡级模型 |
4.3.2 物性方法 |
4.3.3 流程模拟单元的设置 |
4.3.4 组分规定及其化学反应 |
4.3.5 初始条件设置及模拟中的基本假设 |
4.4 各初始条件对CO_2浓度的影响 |
4.4.1 烟气中CO_2浓度的影响 |
4.4.2 乙醇胺溶液浓度的影响 |
4.4.3 吸收液使用量的影响 |
4.4.4 塔级数的影响 |
4.4.5 回收液温度的影响 |
4.5 两种模拟方式的联系与比较 |
第5章 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 不足与展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录1 攻读硕士学位期间发表的论文 |
附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目 |
(10)新型WPA填料的流体力学和传质性能研究及CFD模拟(论文提纲范文)
学位论文数据集 |
摘要 |
abstract |
符号说明 |
第一章 文献综述 |
1.1 填料发展概述 |
1.1.1 散堆填料 |
1.1.2 规整填料 |
1.2 流体力学性能研究 |
1.2.1 液泛气速 |
1.2.2 压降模型 |
1.2.3 持液量 |
1.3 填料的传质性能 |
1.3.1 有效相界面积 |
1.3.2 填料传质动力学参数 |
1.4 计算流体力学在填料研究中的应用 |
1.4.1 整体平均CFD模型 |
1.4.2 单元综合CFD模型 |
1.4.3 多尺度模型 |
1.5 本文的工作意义及创新 |
1.5.1 课题意义 |
1.5.2 研究内容与创新 |
第二章 WPA填料的流体力学与传质性能实验研究 |
2.1 新型填料的开发 |
2.1.1 设计思路 |
2.1.2 新型填料的几何特性 |
2.2 实验条件 |
2.3 实验装置流程 |
2.3.1 流体力学性能测试 |
2.3.2 传质性能测试 |
2.4 WPA填料的流体力学性能分析 |
2.4.1 干塔压降 |
2.4.2 湿塔压降 |
2.4.3 液泛气速 |
2.5 填料的传质性能 |
2.5.1 等板高度 |
2.5.2 传质系数 |
2.6 小结 |
第三章 填料流体力学CFD模拟 |
3.1 WPA填料的物理模型 |
3.2 数学模型 |
3.2.1 控制方程 |
3.2.2 源项的确定 |
3.2.3 边界及初始条件 |
3.2.4 网格的划分 |
3.2.5 数值计算方法 |
3.3 模拟结果与讨论 |
3.3.1 干塔压降 |
3.3.2 表面波纹对液膜的影响 |
3.3.3 表面波纹对有效相界面积的影响 |
3.3.4 表面波纹对持液量的影响 |
3.3.5 湿塔压降模拟结果 |
3.4 小结 |
第四章 二维传质CFD模拟研究 |
4.1 二维传质模型 |
4.1.1 物理模型 |
4.1.2 数学模型 |
4.1.3 初始条件 |
4.1.4 边界条件 |
4.1.5 模拟策略 |
4.2 传质源项的验证 |
4.3 结果与讨论 |
4.4 小结 |
第五章 规整填料压降模型的建立 |
5.1 干塔压降模型 |
5.1.1 模型建立 |
5.1.2 模型推导 |
5.1.3 模型计算 |
5.2 湿塔压降模型 |
5.2.1 模型建立 |
5.2.2 模型计算 |
5.2.3 湿塔压降模型应用于文献中其他填料 |
5.3 小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
研究成果及发表的学术论文 |
导师和作者简介 |
附录 |
附件 |
四、加压下规整填料塔内流体流动和传质特性的研究及其计算流体力学模拟(论文参考文献)
- [1]表面微结构强化低温降膜流动及传质机理的初步研究[D]. 张晗阳. 浙江大学, 2021
- [2]新型高效规整填料的开发及CFD模拟研究[D]. 薛嘉星. 北京化工大学, 2020(02)
- [3]开孔波纹填料表面薄膜流动与传质特性研究[D]. 刘宁馨. 浙江大学, 2020(07)
- [4]隔壁塔内半圆填料层中液体混合行为研究[D]. 李景玉. 河北工业大学, 2020
- [5]新型锥式泡罩穿流萃取塔水力学特性的研究[D]. 杨秋月. 浙江大学, 2020(02)
- [6]板式塔的性能研究与导向筛板塔在离子液体吸收过程中的应用[D]. 赵洪康. 北京化工大学, 2019(06)
- [7]SCA型高效规整填料的流体力学与传质性能研究[D]. 舒亚胜. 北京化工大学, 2019(06)
- [8]3D打印新型金属规整填料的实验与CFD模拟研究[D]. 刘洋. 河北工业大学, 2019(06)
- [9]折线波纹填料中CO2吸收性能研究[D]. 胡小康. 武汉科技大学, 2019(09)
- [10]新型WPA填料的流体力学和传质性能研究及CFD模拟[D]. 于丹. 北京化工大学, 2018(06)