分层填料旋转床气相流场的CFD模拟研究.pdfVIP

第41卷 第5期 化 学 工 程 Vo1．41No．5 2013年 5月 CHEMICALENGINEERING(CHINA) Mav 20l3 分层填料旋转床气相流场的CFD模拟研究 杨 力，刘有智 (中北大学 山西省超重力化工工程技术研究中心，山西 太原 030051) 摘要：分层填料旋转床 (SP—RPB)是一种新型高效的化工过程强化设备，对气相阻力控制的吸收、精馏等传质过程 有明显的强化作用。文中采用计算流体力学方法(CFD)对该结构旋转床内的气相流场进行了模拟研究，分析了流 体流速 、转子转速及填料转动形式对SP—RPB内部压力场 、速度场和湍动能分布的影响规律。计算使用RNGk-e湍 流模型和SIMPLE算法 ，填料层用多孔介质 (PorousMedia)模型，模拟结果与实验数据吻合 良好。结果表明：sP— RPB内气相压降主要产生在填料区，切向速度远大于径向速度，流场以旋转场为主，湍动程度高于普通的旋转填料 床 ，且湍动能沿径向的分布更为均匀 ，表明分层填料旋转床在强化气相传质方面比普通旋转填料床更具优势。 关键词：分层填料旋转床；CFD模拟；气相传质；多孔介质 中图分类号：TQ052 文献标识码：A 文章编号：1005-9954(2013)05-0049-05 DoI：10．3969／j．issn．1005—9954．2013．05．011 CFD simulationofgasflow inrotatingpackedbedwithsplitpacking YANG Li．LIU You-zhi (ResearchCenterofShanxiProvinceforHighGravityChemicalEngineeringandTechnology， NoahUniversityofChina，Taiyuan030051，ShanxiProvince，China) Abstract：Therotatingpackedbedwithsplitpacking(SP—RPB)isanew efficientapparatusofrchemical processintensification，whichhasanobviousenhancementonthemasstransferprocesseslikedistillationand absorbprocesseswhichrestrictedbygasphasemass—transferresistance．Computationalfluiddynamics(CFD) method wasemployedtosimulatethegasflow intheSP—RPB，andtheeffectsoffluidvelocity，rotatingspeed androtatingofrm ofthepackingoninternalpressurefield，velocityfield，and turbulentkineticenergyin the SP—RPB wereinvestigated．RNG k-eturbulentmodelandSIMPLE algorithm wereusedinthecalculation，and packinglayerwasmodeledbyPorousMediamodel，thesimulation resultsand experimentaldata are fitted wel1．Theresultsindicate thatthe gas—phasepressure drop mainly comesfrom thepackingarea，tangential velocityfaroutweighstheradialvelocity，rotatingfieldplaysamajorroleintheflowfield，andithasahigher turbulentextentandmo