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《天津大学》 2003年
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精馏塔板上流体三维流场及传质的模拟

王晓玲  
【摘要】:在蒸馏设备中,板式塔研究的一个重要方面就是应用计算流体力学对塔板上流体流动状况及传质过程的研究。 本文在国内外已有的研究基础上,首先建立了以K-(封闭模型为基础的三维拟单相流模型,该模型的特点在于充分考虑了气液两相间相互作用的影响,即计入了相间曳力、横向升力、虚拟质量力和气、液相含率对流场的影响;并建立了塔板三维双流体模型,主要目的是通过对比拟单相流数学模型、双流体数学模型的计算结果,建立能够准确描述塔板上流体流动的数学模型。其次,采用体平均概念、雷诺时均化方法结合塔板气液相互作用的实际情况首次推导了考虑速度、浓度脉动项和气、液相含率影响的塔板三维拟单相流湍流传质模型,源相中考虑了气液相间传质项SC,并运用化工中关于相间传质系数计算的理论,推导了SC的表达式。 本文采用有限体积法及计算流体力学软件“STAR-CD”对单块板以及首次对全回流下的全塔(十块板)流体流动、传质过程进行了计算,计算结果如下: 1. 泡沫工况下单块板的流场计算值与Solari及Bell(77(的实测值吻合较好。全回流下全塔(十块板)流场计算是成功的。 2. 单块板液相浓度场的计算结果及十块板全回流下环己烷-正庚烷物系的出口浓度分布与实测值的对比结果,均说明了本文的全塔浓度场模拟是成功的。 在1.2米塔径的冷模筛板塔上,提出使用热膜流速仪通过在平面内旋转探针测量三维流速的新方法,与计算结果的对比有力地说明了该方法是正确的。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:TQ02

【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 高国华;新型多孔泡沫塔盘和规整填料的多尺度模拟研究[D];天津大学;2011年
2 侯经纬;新型塔的开发及计算流体力学与传质研究[D];天津大学;2004年
3 刘伯潭;流体力学传质计算新模型的研究和在塔板上的应用[D];天津大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 罗博华;低温液氮洗去除一氧化碳的热动性能研究[D];武汉理工大学;2011年
2 郑松章;大型双溢流立体传质塔板CTST板上液相流场的CFD研究[D];河北工业大学;2011年
3 丁浩;精馏塔气相流动分布的CFD模拟及分析[D];天津大学;2004年
4 周海龙;降液管出口流体力学性能研究[D];天津大学;2004年
5 潘忠滨;弓形降液管内流场研究和数值模拟[D];浙江工业大学;2006年
6 王健;F1型浮阀塔板两相流场的CFD模拟[D];天津大学;2007年
7 孟爽;CTST-F1复合塔板板上液相流场的模拟研究[D];河北工业大学;2010年
8 徐利宁;内循环冷却吸收塔的CFD模拟[D];郑州大学;2012年
9 赵丹;多溢流大型塔板上流体流动与传质现象的研究[D];天津大学;2012年
10 姜硕;新型固定阀塔板流体力学实验研究及数值模拟[D];天津大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 余国琮,黄洁;大型塔板的模拟与板效率的研究(Ⅰ)——不均匀速度场的涡流扩散模型[J];化工学报;1981年01期
2 余国琮,顾芳珍;大型塔板的模拟与板效率的研究(Ⅱ)——二维定数混合池模型[J];化工学报;1981年02期
3 余国琮,黄洁,张泽廷;单、双溢流塔板液体停留时间分布和板效率的研究[J];化工学报;1986年02期
4 周力行;悬浮体两相流动和燃烧数值模拟现状及发展[J];化工学报;1988年04期
5 余国琮,宋海华,黄洁;精馏过程数学模拟的新方法——三维非平衡混合池模型[J];化工学报;1991年06期
6 余国琮;蒸馏过程和设备的现状与展望[J];化学工程;1992年02期
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8 姜楠,李士心;壁湍流相干结构的教学实验(六)──湍流测量中X形热膜探针的标定[J];力学与实践;2000年01期
9 周力行;湍流气粒多相流数值模拟理论的最近进展[J];燃烧科学与技术;1995年01期
10 黄洁;余国琮;;改善大型塔板液流状态的新结构[J];石油化工;1984年03期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 赵敬源;邱永亮;;地下建筑热工环境的数值分析研究[J];四川建筑科学研究;2005年06期
2 苏华;;水电站地下隧洞换热计算模型比较[J];四川建筑科学研究;2009年05期
3 张富强,王久彬;连铸坯凝固过程中传输现象基础知识系列讲座 第十二讲 流体运动基础[J];鞍钢技术;1998年05期
4 张富强,王久彬;连铸坯凝固过程中传输现象基础知识系列讲座 第十三讲 连铸结晶器中钢液流动的研究[J];鞍钢技术;1998年06期
5 杨双根,金开军,朱春玲;液冷组件热设计[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2004年04期
6 潘晓东;唐健生;田竹君;李振兴;;花道泡水质模拟预测研究[J];安徽农业科学;2009年21期
7 魏晋;;地下水流动对埋地换热器影响的模拟研究[J];中国建设动态.阳光能源;2006年06期
8 王阳;赵连刚;;钢包吹氩精炼过程钢水流动与混合行为的研究[J];鞍山科技大学学报;2007年06期
9 冯亮花;刘坤;康小兵;蒋德阳;;步进式加热炉板坯温度场数值模拟[J];辽宁科技大学学报;2011年01期
10 叶云;刘峰;栗冀;洪林;张春宇;李向楠;;蓄热烧嘴内气体流动速度偏心数值研究[J];辽宁科技大学学报;2011年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张震;杨卫民;阎华;丁玉梅;;内置转子套管换热器的实验及数值模拟研究[A];第七届中国CAE工程分析技术年会暨2011全国计算机辅助工程(CAE)技术与应用高级研讨会论文集[C];2011年
2 龙威;宗洪锋;;节流器类型对空气静压导轨静特性的影响分析[A];第十五届流体动力与机电控制工程学术会议论文集[C];2011年
3 高洁;孙鹤旭;董砚;何林;;开关磁阻电机RBF神经网络滑模控制器的设计与转矩脉动优化的研究[A];中国自动化学会控制理论专业委员会D卷[C];2011年
4 蔡銮;徐栋;;钢筋混凝土双向偏心受力截面非线性分析[A];第十一届后张预应力学术交流会论文集[C];2011年
5 周思柱;陈翔;吴汉川;祝克强;黄天成;;混砂车搅拌罐流场分析方法[A];非常规油气资源勘探开发装备及应用技术研讨会论文集[C];2011年
6 徐宏;张瑚;;DVR逆变单元补偿方法分析与研究[A];2010年云南电力技术论坛论文集(文摘部分)[C];2010年
7 李玉株;肖江;黄丽燕;刘君;;基于TDC-GP2的激光测距系统设计[A];第九届全国信息获取与处理学术会议论文集Ⅰ[C];2011年
8 石正军;唐涛;赵晓平;;多孔介质对自流式充气影响的数值模拟[A];第二届中国CAE工程分析技术年会论文集[C];2006年
9 张家忠;孙旭;雷鹏飞;;低速气流中二元叶片颤振数值模拟与Hopf分岔分析[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文集[C];2007年
10 李贵;孙蓓蓓;朱壮瑞;高晔;;基于FLUENT的发动机舱内部流场数值模拟[A];第五届中国CAE工程分析技术年会论文集[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李润之;点火能量与初始压力对瓦斯爆炸特性的影响研究[D];山东科技大学;2010年
2 穆勇;燃气轮机双燃料燃烧室流场及污染排放数值研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 张春玉;预应力空间网格结构优化理论及可靠性分析[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 王革;有壁面质量注入通道流体动力学典型问题分析[D];哈尔滨工程大学;2009年
5 王忠义;船用燃气轮机排气引射装置性能研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 程军娜;基于形态学多尺度图像分析的海藻细胞图像分割及特征提取[D];中国海洋大学;2010年
7 刘高峰;长江口水沙运动及三维泥沙模型研究[D];华东师范大学;2011年
8 石云龙;基于CAS理论的地震紧急救援系统模型构建与模拟仿真[D];中国地质大学(北京);2010年
9 刘芬;注射成型过程中多相聚合物相形态演变的建模与模拟[D];华中科技大学;2010年
10 王正家;ACA互连的多因素作用分析与性能优化[D];华中科技大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张战锋;塞流式厌氧发酵反应器物料流场的CFD模拟[D];华中农业大学;2010年
2 程祥;农产品冷链物流库存管理应用研究[D];华中农业大学;2010年
3 钟宇翔;植物纤维增强热塑性本薯淀粉复合材料的制备与性能研究[D];广西师范学院;2010年
4 俞亚明;LOFT建筑中的节能设计[D];浙江理工大学;2010年
5 包金哲;煤化工气液固多相流管道磨蚀机理及仿真预测研究[D];浙江理工大学;2010年
6 姜逢章;蜂窝板传热元件的性能研究[D];郑州大学;2010年
7 谷骁勇;基于ANSYS的离心压缩机主要零件建模和受力分析[D];郑州大学;2010年
8 王海波;泰安山城结合部公园游人行为研究[D];山东农业大学;2010年
9 魏国亮;多级压气机三维流场数值模拟研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 张哲衡;高能燃料燃烧流场的数值模拟与结构设计[D];哈尔滨工程大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 叶青柏,夏殿佩,刘洪德;碳化硅质泡沫陶瓷过滤片的研制[J];鞍钢技术;1995年05期
2 赵敬忠,高积强,金志浩;三维碳化硅结构增强铝基复合材料的制备[J];兵器材料科学与工程;2004年06期
3 罗玮;周孝德;程文;刘晓辉;;PIV应用于气液两相流的研究现状[J];传感器与微系统;2006年02期
4 李燕,张述伟,俞裕国;液氮洗模拟分析与优化[J];大连理工大学学报;2004年02期
5 赵琛琛;工业系统流程模拟利器——ASPENPLUS[J];电站系统工程;2003年02期
6 王树立,张雅琴,张敏卿;湍流两相流动模式理论综述及展望[J];抚顺石油学院学报;1997年02期
7 陈义良;更通用的k-ε湍流模型[J];工程热物理学报;1990年03期
8 吴治将;朱冬生;张景卫;李元希;;板式蒸发式冷凝器气-液两相流流动的数值模拟[J];工程热物理学报;2008年06期
9 董艳河,黄敬,王荣良,杜佩衡;国外塔板技术的最新发展[J];过滤与分离;2003年02期
10 陈新志,吴兆立;MH-81状态方程的改进及应用于低温液氮洗过程的汽-液平衡[J];高校化学工程学报;1992年01期
中国博士学位论文全文数据库 前7条
1 王树立;鼓泡塔气液两相流的数值模拟与实验研究[D];大连理工大学;2002年
2 刘伯潭;流体力学传质计算新模型的研究和在塔板上的应用[D];天津大学;2004年
3 张鹏;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[D];天津大学;2002年
4 谷芳;规整填料局部流动与传质的计算流体力学研究[D];天津大学;2004年
5 孙志民;化工计算传质学的研究[D];天津大学;2005年
6 刘继东;立体传质塔板罩内气液两相流动及传质过程的研究[D];天津大学;2008年
7 刘德新;精馏塔板气液两相流体力学和传质CFD模拟与新塔板的开发[D];天津大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 唐伟;隔板式反应精馏塔水解乙酸甲酯工艺研究[D];天津大学;2010年
2 杨娜;新型固定阀塔板性能研究[D];天津大学;2010年
3 王志英;立体传质塔板板上液相流动性能的研究[D];河北工业大学;2002年
4 岳希明;内循环冷却吸收的研究[D];郑州大学;2003年
5 赵现新;气体穿过固定阀的流体力学性能及数值模拟[D];浙江工业大学;2004年
6 刘启东;立体传质塔板CTST罩内外浓度分布及传质性能的研究[D];河北工业大学;2004年
7 郭英锋;筛板塔上流动和传质特性的数值模拟[D];北京化工大学;2003年
8 张初永;斜孔—浮阀复合塔板在攀钢焦油蒸馏系统扩能改造中的应用[D];四川大学;2004年
9 孙玉春;立体传质塔板板上液相流场的三维模拟研究[D];河北工业大学;2005年
10 刘德新;立体传质塔板CTST罩内气相速度分布的研究[D];河北工业大学;2005年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 马慧良;;典型流道液流特性的数值模拟分析[J];电子世界;2012年14期
2 孙志民;袁希钢;刘春江;余国琮;;化工计算传质学的一个改进模型[J];南京工业大学学报(自然科学版);2006年01期
3 刘霞;李洪;高鑫;李鑫;王磊;段虹;李鑫钢;;泡沫碳化硅陶瓷材料的研究进展[J];化工进展;2012年11期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 刘国标;计算传递学及其在填料床传质与反应过程中的应用[D];天津大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前8条
1 郑松章;大型双溢流立体传质塔板CTST板上液相流场的CFD研究[D];河北工业大学;2011年
2 姚伟;组合导向浮阀塔板两相流场的CFD模拟[D];华东理工大学;2012年
3 杨彩云;鼓泡塔内液相流体流动的CFD模拟和实验研究[D];天津大学;2006年
4 崔觉剑;折边固定阀塔板流场的实验研究和数值模拟[D];浙江工业大学;2007年
5 赵林岗;42m拖网渔船水动力数值计算与试验研究[D];浙江海洋学院;2012年
6 赵行健;规整填料塔中氨水吸收二氧化碳的研究[D];天津大学;2012年
7 赵首永;油浆拔头塔模拟优化及油浆拔头装置扩能改造[D];天津大学;2012年
8 薛珺;多种塔板传质性能的比较研究[D];华东理工大学;2013年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 周力行,杨泽亮;高温射流点燃煤粉火焰的数值研究[J];工程热物理学报;1983年02期
2 周力行,黄晓晴;三维湍流气粒两相流的k—ε—k_p模型[J];工程热物理学报;1991年04期
3 吴锦元,余国琮;蒸馏过程的节能技术[J];化工进展;1983年03期
4 余国琮,黄洁;大型塔板的模拟与板效率的研究(Ⅰ)——不均匀速度场的涡流扩散模型[J];化工学报;1981年01期
5 余国琮,顾芳珍;大型塔板的模拟与板效率的研究(Ⅱ)——二维定数混合池模型[J];化工学报;1981年02期
6 徐崇嗣,楼建中,姜庆泉;金属板波填料液流分布的研究[J];化工学报;1986年04期
7 周力行;悬浮体两相流动和燃烧数值模拟现状及发展[J];化工学报;1988年04期
8 宋海华,余国琮;用网络状态变量法估计二维定数混合池模型的参数[J];化工学报;1988年06期
9 袁孝竞,李宏宇;金属板波纹填料中液体流动机理的模拟与研究[J];化学工程;1987年06期
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【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘春江,袁希钢,王树楹,高扬,余国琮;精馏塔塔板两相流理论及实验研究[J];化学工程;2002年02期
2 高长宝,周鹍,王树楹,兰仁水;气液并流填料塔板的流体力学性能[J];石油化工;2002年08期
3 张雯;抑止固体在塔内沉积[J];医药工程设计;1995年03期
4 张继鉴;双孔径穿流塔板的流体力学[J];化学工程;1977年02期
5 韓树鎧,陈丙珍,沈复;舌形塔板研究Ⅰ[J];化工学报;1965年02期
6 顾永祥,谭天恩;旋流塔板气液接触状态及塔板压降[J];高校化学工程学报;1990年01期
7 刘平望;筛板塔板的性能与设计[J];炼油设计;1999年02期
8 刘国标,蓝仁水,郭群超,王树楹;并流喷射式填料塔板在催化精馏中的应用[J];现代化工;2003年S1期
9 王晓玲,曾爱武,张雅芝,黄洁;筛板塔塔板上流场的模拟[J];高校化学工程学报;1998年04期
10 罗固事;对流式塔板[J];合成润滑材料;2000年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 周卫军;齐凤升;李宝宽;;推钢式板坯加热炉的模拟[A];2008全国能源与热工学术年会论文集[C];2008年
2 孙志民;刘伯潭;袁希钢;刘春江;余国琮;;计算传质的新模型及其在精馏塔的应用[A];第一届全国化学工程与生物化工年会论文摘要集(上)[C];2004年
3 李春利;张仂;孙玉春;;CTST流场三维CFD模拟(I)板上部分[A];第九届全国化学工艺学术年会论文集[C];2005年
4 刘文宏;程文;村井祐一;山本富士夫;;气泡羽流中由气相流速PTV数据估算液相流场[A];第二届全国水力学与水利信息学学术大会论文集[C];2005年
5 刘德新;李鑫钢;徐世民;;CFD优化双切向环流式气体分布器设计[A];第二届全国塔器及塔内件技术研讨会会议论文集[C];2007年
6 王晓玲;刘春江;余国琮;;应用计算流体力学对筛板上液相三维流场的模拟[A];第三届全国传质与分离工程学术会议论文集[C];2002年
7 吴子牛;;从计算流体力学分区问题看力学规律三要素[A];第十届全国计算流体力学会议论文集[C];2000年
8 刘振;曾爱武;;浮选柱内流体流动CFD模拟[A];第三届全国传质与分离工程学术会议论文集[C];2002年
9 于沛;;CFD软件的算例验证确认技术[A];计算流体力学研究进展——第十二届全国计算流体力学会议论文集[C];2004年
10 刘俊;;计算流体力学在城市规划设计中的应用[A];2005年全国博士生学术论坛(土木建筑学科)论文集[C];2005年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 王明毅;中油燃气液化气年销售能力达10万吨[N];中国石油报;2003年
2 曾强 王惠;我国计算流体力学取得新进展[N];中国航空报;2010年
3 王红;立体传质塔板获多项国家专利[N];中国化工报;2003年
4 周韦;追日电气液态智能软启动装置获“工博会”铜奖[N];中国冶金报;2004年
5 兰仁水;精馏技术在理论与实践中发展[N];中国化工报;2002年
6 四川成都郫县 陈国华;低热之辨证论治[N];中国中医药报;2007年
7 郭涛;杜佩衡:化工塔器的“塔神”[N];中国高新技术产业导报;2008年
8 记者 李艳;国产大飞机多项性能将优于在飞同类飞机[N];科技日报;2009年
9 蒲国永 周建君 本报记者 晏燕;从大山深处迈向科技颠峰[N];科技日报;2004年
10 高宏适;直接还原铁生产工艺的计算流体力学模型[N];世界金属导报;2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王晓玲;精馏塔板上流体三维流场及传质的模拟[D];天津大学;2003年
2 刘伯潭;流体力学传质计算新模型的研究和在塔板上的应用[D];天津大学;2004年
3 计建炳;复合塔板流体力学和传质性能的研究[D];浙江大学;2002年
4 刘德新;精馏塔板气液两相流体力学和传质CFD模拟与新塔板的开发[D];天津大学;2008年
5 侯经纬;新型塔的开发及计算流体力学与传质研究[D];天津大学;2004年
6 王铁峰;气液(浆)反应器流体力学行为的实验研究和数值模拟[D];清华大学;2004年
7 朱春英;非牛顿流体中气泡周围流场及浓度场的研究[D];天津大学;2010年
8 蔡旺锋;浆料体系中细颗粒增强气液传质研究[D];天津大学;2003年
9 李昕;浆料鼓泡塔内吸附性微粒增强气液传质研究[D];天津大学;2004年
10 施丽莲;基于数字图像识别技术的气液两相流参数检测的研究[D];浙江大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 胡磊;地板供冷-置换通风空调房间CFD数值模拟[D];南京理工大学;2005年
2 吴慧英;基于计算流体力学的循环预烧分解炉的三维流场数值模拟[D];昆明理工大学;2006年
3 王新岗;三自由度气浮台涡流力矩的研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
4 赵晓冬;新型纵流壳程换热器夹套式变截面导流筒数值模拟与结构优化[D];郑州大学;2005年
5 罗剑;翼型选择对轴流泵汽蚀抑制的研究[D];哈尔滨工程大学;2005年
6 杜玉萍;进料分布器气液两相流场的CFD研究[D];天津大学;2005年
7 韦安磊;污水处理厂二次沉淀池模型研究[D];湖南大学;2006年
8 程林志;EFP431型电动燃油泵基础设计理论研究[D];武汉理工大学;2006年
9 涂海涛;利用H_2O_2进行DPF再生的试验研究[D];大连理工大学;2002年
10 孙玉春;立体传质塔板板上液相流场的三维模拟研究[D];河北工业大学;2005年
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