CFD方法模拟旋转填充床内流场的初步研究
旋转填充床(Rotating Packed Bed,RPB)通过高速旋转来形成超重力环境,将进入填料区的液体高度剪切、分散,从而减少了传质阻力,增加了传质比表面积,能极大地强化气-液、液-液两相的传质及微观混合过程,其相间传质速率比传统塔器提高1-3个数量级,在工业上已被应用于反应、精馏、吸收和解吸等过程.然而,由于旋转填充床内结构及流场的复杂性,难以利用实验方法对流场进行深入研究,从而不便于理解旋转填充床内的传质过程.近年来,随着计算机性能的提高以及计算流体力学的发展,CFD 软件得到越来越广泛的应用,用CFD 软件计算模拟旋转填充床内复杂的流场成为一种有效的途径.本文利用CFD 软件Fluent 初步模拟了旋转填充床内的流体流动,计算中气相采用RNG k-ε湍流模型,液相采用拉格朗日离散相(DPM)模型,液滴在填料区的壁面行为采用反射边界条件.通过一定简化后建立了旋转填充床二维模型,考察了液体颗粒在填充床内的速度分布,以及转速对液体颗粒速度的影响,结果显示液滴速度随转速的增加而增加,而径向速度只与液体进口速度有关,转速对其的影响不大.本文还针对转速、气体进口速度对干床压降的影响做了一定研究,发现压降随转速的增加而增加,但其影响没有气体进口速度对压降的影响明显.填料的内缘处存在剧烈的端效应,模拟结果表明,端效应区的湍动强度明显大于其他区域.
旋转填充床 计算流体力学 离散相模型 流场模拟 超重力环境 传质速率
石鑫 向阳 文利雄 陈建峰
纳米材料先进制备技术与应用科学教育部重点实验室 北京化工大学教育部超重力工程研究中心,北京,100029
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2010-10-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）