论文摘要
折流式超重力旋转床是继旋转填料床之后出现的一种新型高效的气液传质设备,能广泛应用于化工、制药、石油化工、轻工等行业的精馏、吸收以及传质过程控制的气液反应等场合。该设备“动静结合”的转子结构省掉了转子与气相出口管之间的动密封,解决了从转子中间进料问题,并可方便地在同一设备内同轴串联两组以上的转子;其独特的折流式通道不仅增加了气液两相的接触面积,而且有效地解决了液体的初始分布问题,转子内气体流动空间利用合理。设备的气相压降是衡量设备性能的重要参数。本文以空气—水体系对折流式旋转床的气相压降进行了实验研究,考察了不同操作条件和转子结构对旋转床气相压降的影响,对干床气相压降进行了理论分析和模型化,使用计算流体力学软件Fluent对干床内的气体流场进行了数值模拟,结论如下:（1）干床气相压降随气体流量的增大而增大,随着动静盘垂直间距的增加而减小。随着动静盘垂直间距的增大,气体通过转子的压降变小,当动静盘间距增大到一定距离时,间距增大对气体压降的影响减弱。（2）湿床气相压降随着气量的增大而增大;随动静盘垂直间距的增加,气量对气相压降的影响减小。湿床气相压降随液量的增加先减小然后有增大的趋势。（3）在动静折流圈结构不变的情况下,动静盘垂直间距存在某一最优值,通过实验得到了本实验中所用的折流式旋转床的最佳转子高度为90mm。（4）实验验证了旋转床设计时采用的等通流面积原则是符合气体运动规律的。气体通过转子时产生的压降主要考虑摩擦阻力、形体阻力以及克服离心力产生的压降三部分,干床压降理论模型的计算结果与实验值符合较好,为建立湿床压降模型奠定了基础。（5）使用计算流体力学软件Fluent对干床气相运动进行了模拟,模拟时选用RNGκ-ε湍流模型以及SIMPLEC算法,数值模拟结果形象地展示了气体在旋转床内的运动情况,为进一步使用五孔探针测定旋转床内的流场提供了依据。（6）分析模拟结果发现:气体经进气管进入旋转床后,迅速充满外壳与转子的间隙,然后沿周围径向进入转子。气体在转子内的运动主要受阻挡其径向运动的折流圈影响,从而沿着特定的折流圈运动。气体在转子出口处形成强烈的涡旋。数值模拟计算结果与第二章压降模型相比,能更好地反映气体在转子内的运动状况,与实验值符合较好。