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1、全开全开F1浮阀塔板两相流场的浮阀塔板两相流场的CFD模拟模拟报告人：刘德新报告人：刘德新天津大学精馏中心天津大学精馏中心F1浮阀塔板两相流场的浮阀塔板两相流场的CFD模拟模拟 F1浮阀塔板清液层高度的测量浮阀塔板清液层高度的测量 F1浮阀塔板两相流浮阀塔板两相流CFD模型的建立模型的建立 模型验证模型验证 CFD模拟结果模拟结果F1浮阀塔板清液层高度的测量浮阀塔板清液层高度的测量Figure 1 实验装置简图. F1浮阀塔板清液层高度的测量浮阀塔板清液层高度的测量Figure 2 F1浮阀塔板具体形式 (mm).开孔面积 0.0156m2，开孔率86%。F1浮阀塔板清液层高度的测量浮阀塔板清
2、液层高度的测量Figure 3 F1浮阀塔板清液层高度随液体流量变化图。F1浮阀塔板清液层高度的测量浮阀塔板清液层高度的测量Figure 4 F1浮阀塔板清液层高度随空塔气速变化图。F1浮阀塔板清液层高度的测量浮阀塔板清液层高度的测量Figure 5 F1浮阀塔板清液层高度随堰高变化图。F1浮阀塔板清液层高度的关联浮阀塔板清液层高度的关联其中其中其中其中a1=0.012, a2=0.034, a3=110, a4=1.44 和 a5=0.74 采采用用Benett et al 提提出出的的方方法法对对F1浮浮阀阀塔塔板板清清液液层层高度进行了关联。高度进行了关联。F1浮阀塔板清液层高度的测量浮
3、阀塔板清液层高度的测量Figure 6 计算得到的清液层高度和实验结果对比图. 平均误差1.4%绝对误差4.7%欧拉两相流模型方程欧拉两相流模型方程模型中采用标准 湍流模型来描述塔板上气液两相的湍流流动. 动量源相的确定 阀内阀内 阀外阀外动量源相的确定 Krishna et al 提出的适合于计算气泡群的所受曳力计算方法。 上式中 表示塔板上平均的气相体积相含率，采用先前的关联式计算。计算域Figure 7 计算域示意图. 边界条件进口进口进口进口出口：完全发展的湍流出口：完全发展的湍流出口：完全发展的湍流出口：完全发展的湍流网格划分Figure 7 网格划分图. 模型验证Fig 8 计算所
4、得瞬时清液层高度随时间变化图。模型验证 为了验证模型的准确性，我们选取了清液层高度这一塔板操作的重要参数来衡量所建的模型，对比了不同情况下的试验测定值、CFD模型计算值和Dhulesia 经验关联式。 模型验证Figure 9 模拟得到的清液层高度和实验值随空塔气速变化对比图. 模型验证Figure 10 模拟得到的清液层高度和实验值随液体流量变化对比图. 模型验证Figure 11 模拟得到的清液层高度和实验值随堰高变化对比图. CFD模拟结果 1s 2s 3s 4s 5s 6sFigure 12塔板对称面气液相含率分布图（UG=1.24m/s, QL/W=0.0032m3/s/m） CFD
5、模拟结果 1s 2s 3s 4s 5s 6sFigure 13阀盖处气液相含率分布图（UG=1.24m/s, QL/W=0.0032m3/s/m） CFD模拟结果Figure 14不同截面气体速度矢量分布图（UG=1.24m/s, QL/W=0.0032m3/s/m） Z=0mm Z=8mm Z=30mm Z=60mm CFD模拟结果Figure 15 不同高度截面液体速度矢量分布图（UG=1.24m/s, QL/W=0.0032m3/s/m） Z=0mm Z=8mm Z=30mm Z=60mm CFD模拟结果Figure 16 塔板中心对称截面上气体竖直方向速度变化图, y=0mx xCFD模拟结果Figure 17 塔板x=0m截面上液体水平方向速度变化图y y结论 本文采用非稳态的Euler两相流模型模拟计算了F1浮阀塔板气液两相流流场。模型考虑了气体在液体中所受的曳力，并且选用Krishna et al.计算方法来计算气液两相之间曳力。模拟的结果和实验测得的数据吻合较好，证明了CFD模型能够较好的描述浮阀全开时塔板上气液两相流动情况。谢谢谢谢
