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物料间的净化和分离,流体间的传热与传质都可以通过填料塔来实现,因此填料塔广泛用于轻工、炼油、化工等行业。随着人们对工业经济性要求的不断提高,研究人员一直在研究低成本的单元装置,因此设计良好、效率高的填料应运而生。较比散装填料塔,规整填料在分离效率等方面有更优良的性能。
由于在填料塔内部,其流体力学性能一般是通过经验关联和实验研究测得,但是实验过程一般比较复杂。目前对填料塔的研究也呈现出了由经验关联向理论化、实验向计算模拟、整体向局部的发展趋势。CFD模拟是一种高效廉价的研究方式。近年来在设计和优化规整填料时,逐渐凸显其优势。
本课题围绕规整填料进行CFD模拟研究,主要是对填料的流体流动进行模拟。在前人已有的基础上,本文更加细致的分析了三维整体填料内的流型、压降、速度等,通过将模拟结果与前人的实验结果进行对比,验证了模拟的正确性。在此基础上,又通过采用稳态计算和非稳态计算,研究了单元填料内的三维两相流动,确定了适合模拟两相流动的计算方法。但是由于两相流动过程极其复杂,在研究含有化学反应吸收过程的气液两相流动时,将三维模型进一步简化为二维模型,研究了填料局部的反应吸收过程,获得了一些初步且有益的结果。