（化工过程机械专业论文）大型co2吸收塔气体分布器结构优化及专用填料研究.pdf

独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的 研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果， 也不包含为获得 天津大学天津大学 或其他教育机构的学位或证 书而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中 作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名： 签字日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解 天津大学天津大学 有关保留、使用学位论文的规定。 特授权 天津大学天津大学 可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 （保密的学位论文在解密后适用本授权说明） 学位论文作者签名： 导师签名： 签字日期： 年 月 日 签字日期： 年 月 日 摘摘 要要 co2捕集技术的研究是未来减缓温室气体排放的一项重要课题，并在全球范 围内，受到广泛重视。填料塔是吸收法捕集 co2的主要设备，对于大直径填料 塔，塔内件的结构是影响吸收效率的重要因素。为此，本文针对大型火电厂 co2 吸收塔的设计，利用计算流体力学模拟的方法，研究了直径 16m 的新型规整填 料塔的气体进料初始分布装置的结构优化问题， 并利用实验的方法进行了新型规 整填料的开发研究。 本文首先根据大直径 co2吸收填料塔的气相初始进料的特点， 提出了一种结 构型式简单、高气体通量的新型气体分布器，并采用计算流体力学方法对新型分 布器的结构进行优化。本文通过 cfd 模拟手段来预测气相在塔内的流场分布， 通过比较进出口压降值及气体不均匀度值，来评定塔内气相的流场分布状态。通 过比较分析， 新型气体分布器相对于 sulzer 传统气体分布器， 对气相初始分布有 明显改善和优化，具体包括进气分布更加均匀、压降更低、成本更低，有利于传 质效率的提高。并在此基础上，对新型分布器的结构进行了优化，主要包括改变 进气管的数目、倾斜偏角、方位尺寸，以及添加导流挡板，并优化导流挡板的尺 寸位置等几何特征参数，而达到设备优化的要求。 第二，本文针对 co2吸收填料塔，测试了新型开窗导流式规整填料的流体力 学性能。主要测量了开窗导流式规整填料 250x、250y 的流体力学性能，包括压 降以及持液量随气液负荷的变化规律，并与传统 mellapak250x、250y 进行了实 验对比，在此基础上提出两种适用于高性能填料塔的高效规整填料。 关键词：关键词： 填料塔； 气体分布器； 规整填料； 计算流体力学 abstract co2 absorption is one of the promising technologies to mitigate global climate change. the packed tower is the most widely used equipment. as is well known, the structure of column internals, especially for the large-diameter packed columns, has a key influence on the whole tower performance. as a result, the packing with a better hydrodynamic performance and higher transfer efficiency are indispensable, as well as gas distributors. in this work, both the hydrodynamic experiments and computational fluid dynamics (cfd) simulation were adopted to develop novel column internals with a larger flux, lower pressure drop and higher transfer efficiency in large-diameter packed tower, such as new structured packing and gas distributor. on the one hand, one novel large-diameter gas distributor with a larger flux was introduced to address the gas maldistribution problems in the process of co2 absorption. besides, various structural parameters based on the original type were investigated for optimization by used of cfd method, which included the counts of gas-inlet pipe, as well as the length, deflection and diameter. meanwhile, the baffles were also taken into account for optimization. according to the simulation results, the initial gas unevenness has been improved after optimization, and the gas mal-distribution factors were lower than traditional sulzer gas distributor. moreover, these optimized structures presented lower pressure drop and more flux. on the another hand, a novel structured packing with diversion windows was developed with the objective of achieving comparable pressure drop, high capacity and preferable mass transfer efficiency. the hydrodynamics performances have been investigated using a 384 mm diameter column. on basis of the experimental data, it is concluded that the novel structured packing 250x and 250y with adding diversion windows can change the flow pattern of the liquid film on the packing sheet and increase the effective mass transfer area, as well as the gas-liquid mass transfer efficiency. key words ：packed column, gas distributor, structured packing, computational fluid dynamics (cfd) 目 录 目 录 . 3 第一章 文献综述 . 1 1.1 填料塔概述 . 1 1.1.1 填料塔发展 . 2 1.1.2 填料塔内件发展 . 3 1.2 填料塔内气体分布器概述 . 3 1.2.1 气体初始分布对填料塔性能的影响. 3 1.2.2 常见气体分布器的结构及性能. 6 1.2.3 气体分布器性能评价标准 . 10 1.2.4 气体分布器的研究现状 . 11 1.3 填料概述 . 13 1.3.1 散堆填料的发展 . 13 1.3.2 规整填料的发展 . 16 1.4 计算流体力学及其在填料塔上的应用. 19 1.4.1 计算流体力学概述 . 19 1.4.2 计算流体力学在填料塔上的应用. 20 1.5 本文主要研究内容 . 21 第二章 新型气体分布器计算流体力学模型建立. 22 2.1 新型气体分布器 . 22 2.1.1 新型气体分布器的结构 . 22 2.1.2 气体分布器的性能评价标准 . 24 2.2 新型气体分布器计算流体力学物理模型 . 25 2.3 新型气体分布器的网格划分 . 26 2.3.1 四面体与六面体网格划分 . 26 2.3.2 本分布器混合网格划分 . 26 2.4 新型气体分布器的数学模型 . 30 2.4.1 流体流动的控制方程 . 30 2.4.2 湍流方程 . 32 2.5 cfd 求解器设置 . 36 2.6 cfd 模拟结果与分析 . 37 2.6.1 网格类型对比 . 37 2.6.2 网格独立性验证 . 37 2.6.3 cfd 模型不同k湍流方程的比较 . 38 2.6.4 气体分布器流场分布分析 . 39 2.6.5 与 sulzer 分布器比较 . 44 2.7 本章小结 . 46 第三章 新型气体分布器结构优化研究 . 47 3.1 基于进口管数目的结构优化 . 47 3.2 基于进口管横向与径向角度的结构优化 . 49 3.3 基于添加导流挡板的结构优化 . 51 3.3.1 90 导流挡板的结构优化 . 51 3.3.2 120 导流挡板的结构优化 . 53 3.3.3 60 导流挡板的结构优化 . 55 3.4 本章小结 . 58 第四章 新型开窗导流式规整填料的流体力学性能实验研究 . 59 4.1 实验材料 . 59 4.2 实验装置和测试方法 . 60 4.2.1 实验装置 . 60 4.2.2 测试方法 . 61 4.3 实验结果及分析 . 62 4.3.1 开窗导流式规整填料压降与持液量. 62 4.3.2 四种测试填料性能比较 . 66 4.4 新型规整填料的开发 . 71 4.4.1 偏心导流窗口式规整填料 . 71 4.4.2 窗孔组合式导流规整填料 . 72 4.5 本章小结 . 74 第五章 结论与展望 . 75 5.1 结论 . 75 5.2 展望 . 76 参考文献 . 77 发表论文和参加科研情况说明 . 81 符号说明 . 82 致 谢 . 84 第一章 文献综述 1 第一章 文献综述 1.1 填料塔概述 塔器做为化学工业中应用广泛的重要传质设备，在石油化工、精细化工、炼 油、食品、医药及环保等部门，均属于量大面广的重要单元设备。它可使气液或 液液两相之间进行紧密接触，从而达到相际传质及传热的目的。 塔器设备经过长期的发展，形成了型式复杂繁多的各种结构，以满足各方面 的特殊需要。例如：按操作压力分为常压塔、加压塔和减压塔；按单元操作分为 精馏塔、萃取塔、干燥塔、吸收塔、解析塔和反应塔；按形成相际接触界面的方 式可以分为具有固定相界面的和流动过程中形成相界面的塔； 也有按塔釜型式分 类的；但长期以来，最常用的分类还是按照塔内件的结构分为板式塔，图 1-1， 和填料塔，图 1-2，两大类，还有几种装有机械运动构件的塔1。 进料 进气 回流 1 2 4 5 3 出气 出料 1-塔壳体；2-塔板；3-溢流堰； 4-受液盘；5-降液管 1-塔壳体；2-液体分布器；3-填料压板； 4-填料；5-液体再分布装置；6-填料支承板 3 6 5 4 2 1 出液 出气 进气 进液 图 1-1 板式塔示意图 图 1-2 填料塔示意图 fig.1-1 tray tower fig.1-2 packed tower 塔器由于它具有操作方便、稳定可靠、结构简单、效率高的特点，而被广泛 用作流体物质分离和处理的重要设备。塔器通过其壳体和壳体内的构件，实现物 第一章 文献综述 2 料分离所需的最佳压力、温度、气液流动、接触和分离的时间、空间和面积，达 到所需要的传热与传质效果。因此，它在炼油、化工中是量大面广的重要设备， 根据对几套炼油装置设备投资比例统计显示， 塔器的投资普遍达到 15%以上， 有 的甚至高达 75%2。 作为重要的工艺设备，塔器要满足气液接触和传质过程的要求，应当具有下 列的基本性能：1.传质效率高，气液两相充分接触；2.气液相的通量大；3.流体 流动阻力较小，压力损失较小；4.操作弹性大，并可以在负荷较大变动范围内， 维持高效率；5.结构简单、可靠，制造成本低；6.易于安装、维修和清洗。 针对炼油、 化工工艺中的某些特定环境， 对塔器往往有些特殊的要求， 包括： 1.适于分离复杂组分的物料。炼油过程原料组成的复杂性以及石油化工过程对分 离纯度的高度要求，要求塔器具有高效率；2.大型化。为获得炼油、化工装置的 高效益， 装置大型化已成为装置发展的主要趋势； 3.稳定运行时间长， 可靠性高。 这些通用的和特殊的要求，不断促进塔器技术的进一步发展。 1.1.1 填料塔发展 填料塔经历了一个曲折漫长的发展过程。填料塔作为一种气液传质设备，虽 然有一百多年的历史发展，但直到 1914 年的拉西环填料(rashing ring)问世，才 使填料塔正式进入了科学发展的轨道3。 与此同时， 由于板式塔的研究起步较早， 具有较成熟的流体力学及传质模型，同时板式塔对于各种工况的适应性强、结构 型式简单、易于放大生产、造价低等特点，使塔板的开发和研究在七十年代之前 的相当一段时间内，一直处于领先地位。然而世界性能源危机在七十年代初期的 出现，促进了填料塔技术的研究，使其在近二十年来快速发展，逐步改变了以板 式塔为主的局面4。 填料塔具有结构型式简单、压力降小，且易于利用各种材料制造等优点。其 独特的优越性，体现在用于真空操作时以及处理容易产生泡沫的物料等工况下。 随后研发出各种性能优良的新型填料， 尤其是规整填料及新型塔内件的不断开发 应用， 以及基础理论研究的不断深入， 使填料塔的放大技术有了新的突破性进展。 由于新型内件的结构可以提高塔器的通量并增加传质分离性能， 与此同时又保证 了较小的压降与较稳定的塔器性能，因此，填料塔已被推广到所有大型气液相操 作单元中。在某些场合，还代替了传统的板式塔，大量应用于工业生产。与板式 塔相比，新型填料塔性能具有如下特点：1.生产能力大；2.分离效率高；3.压力 降小；4.操作弹性大；5.持液量小。 随着塔器设备的大型化发展，今后需要进一步研究新型高性能填料，与不同 填料互相匹配的塔内件结构及填料层中液体的流动状态、分布规律的分析。 第一章 文献综述 3 1.1.2 填料塔内件发展 填料塔由填料、塔内件及筒体构成5。 填料分为规整填料和散装填料两大类。塔内件有不同型式的进料装置及气体 分布装置、液体分布器、液体收集再分布装置、填料固定装置、填料压紧装置、 填料支撑装置等。筒体有整体式筒体及法兰连接分段式结构。对于直径 800mm 以上的大塔一般采用整体结构式筒体， 所有塔内件以及填料部分均由人孔送入塔 内组装。对于直径 800mm 以下的小塔，筒体为分段式结构，各段法兰连接成为 一体，填料及所有塔内件均从筒体法兰口装入塔内。 高性能的填料塔，不仅要根据塔内气液两相负荷沿塔高的分布型式以及塔内 各段不同的分离要求，来选择最适用的填料并优化其结构等几何参数，还要合理 的设计不同型式的气体、液体分布器等其它塔内构件；尤其对于大型填料塔，能 够与高性能填料所匹配的塔内件(如填料支撑和液体再分布器，气体和液体分布 器等)也是至关重要的；塔内件的结构设计不当，填料的高性能难以得到发挥6。 下面就本课题主要研究的填料及塔内件气体分布器做具体概述。 1.2 填料塔内气体分布器概述 1.2.1 气体初始分布对填料塔性能的影响 诸多要素会对填料塔的分离效率与产品质量产生影响，尤其是当大型填料塔 在应用低阻力及高孔隙率的新型填料时，进口处的气相初始分布、雾沫夹带等性 能会影响塔内气体分布的均匀性，从而对分离效率产生影响。比如，某炼油厂中 原油蒸馏装置的减压塔，其直径为 6-8m，油气混合物以 40-60m/s 的初始速度进 入塔底，此塔设备尺寸大、填料层高径比较小，入口速度较高，不恰当的进料分 布器会引起气体的偏流、 入口阻力大以及轻质油拔出率下降等问题7。 由此可见， 结构简单、所占空间小、进口阻力小、气流分布均匀、液沫夹带少的新型气体分 布器对于大型填料塔的合理设计及应用有重要意义。 常见的简单进气结构即由进口管设置在塔壁上，直管进气结构不设置单独的 气体分布器，如图 1-3 所示，图中(a)表示侧向水平进气结构；(b)表示侧向水平进 气结构，有直管段伸入塔中；(c)表示侧向水平进气结构，管端斜口伸入塔中；(d) 表示垂直朝下进气结构；(e)表示垂直朝上进气结构；(f)表示斜向进气结构；(g) 表示水平进气管伸入塔内，在管的下侧伸入塔内。 第一章 文献综述 4 (g)(f)(e) (d)(c)(b)(a) 图 1-3 常见简单进气结构 fig.1-3 simple structure of gas inlets 从分布原理上讲，进气结构主要有三种：水平进气、向下进气、向上进气。 对于这三种进气结构，董谊仁8对此进行了详细的分析研究，并得到图 1-4 所示 的气流在各类进气结构中的流线谱和速度分布图。 图 1-4 气流在各类分布器中速度分布图8 fig.1-4 gas velocity profile in different gas inlets8 从管口流出的气流形成一股自由射流气体，图 1-4 中所示，(a)表示水平流动 速度分布图；(b)表示向下流动速度分布图；(c)表示向上流动速度分布图。由图 所示，射流周围形成或大或小的漩涡，是由于射流表面的湍流脉动及卷吸作用， 使得流动截面逐渐扩大，速度减慢所形成的；漩涡遇到塔壁和内构件的阻挡就会 形成各种复杂的流动分布8。 分析(a)水平流动的情况，由进气管流入的气流，由于前方圆柱壁的阻拦，气 流分别向塔四周分散， 一部分气流折流向上， 沿塔的柱壁流动形成塔内附壁射流， 成为主流动区； 一部分气流向塔底流入， 构成底部循环区； 其余气流向两侧流去， 形成两个流向相反的环流；(b)向下进气的结构，其流动情况比较复杂，由进气 管的射流流向塔底，受到塔壁阻挡后再折流向上，故得知，出口距塔底距离的大 小、是否设置挡板对塔内速度分布影响很大；(c)向上进气结构，射流截面逐渐扩 第一章 文献综述 5 大，速度分布趋向均匀；由此可知，无论何种结构，根据连续性原理，各流体均 沿塔体向上流动，且各截面的流量应该大体相当8。 不论何种进气结构，进口管的结构形式、尺寸大小等结构设计对于气体的均 布性能有至关重要的影响。如图 1-5 为常见的六种进气管结构形式。 图 1-5 常见进气管结构型式 fig.1-5 common structure of inlet pipes 图 1-5 中所示，(a)表示水平直管；(b)表示 90弯管进气，在应用时弯管有 各个方向的变化；(c)表示弯管衔接部分接扩散管；(d)表示 135弯管，弯头处添 加整流隔板；(e)表示直角弯管，弯头处内部添整流隔板；(f)表示弯管后添加带整 流隔板的扩散管。 进气管出口处的自由射流速度分布与进气管结构型式有很大关系， 并能够进 一步影响到塔内速度分布。 如图 1-6 表示各种结构的速度剖面， (a)表示水平直管； (b)表示弯管；(c)、(d)分别表示不同尺寸长度的直角弯管，可以看出，弯管的速 度剖面呈现不对称形式，当直管长度 x 段长度太小时，还可能会出现倒流，使 塔内速度均布性变差。如图 1-7 所示，由于进口偏流，塔内流程会出现逆时针方 向的螺旋流，难以实现速度场的均布化8。 图 1-6 不同结构的速度剖面图8 fig.1-6 profile view of velocity in different structures8 第一章 文献综述 6 图 1-7 弯管处速度剖面8 fig.1-7 profile view of velocity in elbow8 1.2.2 常见气体分布器的结构及性能 为了进一步改善气体分布性能的均匀性，近年来，国内外许多学者致力于此 方面的研究，并研究出多种型式的气体分布器。下面就常用的几种气体分布器做 简单介绍7。 1.2.2.1 多孔直管式 如图 1-8 所示，多孔直管式气体分布器的结构示图，是目前减压塔中最常使 用的一种。进气管延伸至塔体中央，管下方开设长条孔，管口向下，气流由管口 进入于开孔处向下喷，并折流向上。基于此种结构，使塔壁处的风速比较高，进 气管上方有一漩涡，中心处的风速向下，见图 1-9。沿进气管长度的各孔处风速 增大，因管段封闭，使得此处的孔速最大，气液两相分布相似。因此，气液两相 大部分集中于管端部喷出，可能形成大量的雾沫夹带，导致气液分布不均，局部 孔速过高，使得阻力很大7。 图 1-8 多孔直管式 图 1-9 与多孔管垂直截面上的风向示意 fig.1-8 perforated pipe fig.1-9 gas flow field in the cross-section of tower 第一章 文献综述 7 1.2.2.2 直管挡板式 直管挡板式气体分布器结构如图 1-10 所示，此分布器与直管中增加方向向 下的弧形挡板，以便减少冲击。直管挡板式分布器的速度流场分布与多孔直管式 相似，然而液相在进口管处下落最多，阻力与液沫夹带量较多孔直管式大为减少 7。 图 1-10 直管挡板式 fig.1-10 standard pipe with baffle 1.2.2.3 切向号角式 切向号角式也是常见的结构型式，特别是运用在减压塔中，其进气口管沿切 向进入塔内，管口有一个向下倾斜的号角形状的导流罩，如图 1-11 所示。气液 相混合物以高速切向进入进气口逐渐扩大的喇叭管， 沿塔壁向下旋转至塔底再折 流而上，塔中央有一个向下的气旋，如图 1-12 所示。由于离心力的作用，使得 雾沫夹带率为零，且阻力很小，并且在液量很小时可能出现负值，而在塔底有大 量液体旋转，当喇叭管倾角不适时，还可能导致液面上移至进气口，引发全塔震 动7。 图 1-11 切向号角式 图 1-12 切向号角式中气流运动示意 fig.1-11 tangential horn fig.1-12 gas flow field in tangential horn 第一章 文献综述 8 1.2.2.4 单切向环流式 单切向环流式气体分布器结构如图 1-13 所示，最初是由国外研发的气体分 布器。此分布器中存在一个环形通道，是由内筒和塔壁所形成，上面封顶，内部 设置多层弧形导流板。高速气流由切向进入环形流道后，依次被弧形叶片导流向 下，由于塔底反射的原因，使得气流折流向上，与液相分离。在此过程中，中心 处气相速度较高，其气相速度分布如图 1-14 所示，液相由于离心力的作用沿塔 壁流下，使得雾沫夹带量几乎为零，阻力大为减小，液沫夹带量少，但是入口管 中高速两相流的阻力仍然较大7。 图 1-13 单切向环流式 图 1-14 单切向环流式的气相速度分布7 fig.1-13 tangential annular deflector fig.1-14 gas flow field in tangential annular deflector7 1.2.2.5 双切向环流式 双切向环流式气体分布器，是由清华大学在美国 glitsch 公司的单切向环流 式气体分布器的基础上， 开发出的一种面对称、 导流式、 环流型进气初始分布器， 本分布器主要由锥形进气管口、环形导流档板、内套筒部分、环形封板部分、轴 向导流板等部件组成，结构如图 1-15 所示。此分布器在研究中多次改进，结构 得到多次优化，径向进料，进气管处的导流挡板使气相气流分为两股分别进去环 形导流区域内， 经过弧形导流向下， 再折流向上。 此分布器气相速度分布较均匀， 图 1-16 所示其气相速度分布， 由图中可知， 此分布器阻力较小， 液沫夹带量少， 是一种综合性能优良的气体分布器。 第一章 文献综述 9 图 1-15 双切向环流式 图 1-16 双切向环流式气相速度分布 fig.1-15 twin-tangential annular deflector fig.1-16 gas flow field in twin-tangential annular deflector 1.2.2.6 双列叶片式 双列叶片式气体分布器，是由瑞士 sulzer 公司所开发，其结构如图 1-17 所 示。气相物料由进气通道径向入塔，两侧分别有两列导流弧形导流叶片，上部与 下部均封闭，气流沿两列叶片流动后左右分开，冲向塔壁后折流向上，从而造成 塔壁两侧的气相速度较高，而中央部分气流向下并产生漩涡。其速度分布如图 1-18 所示，可知，沿进气管中心线上方，进口处气相速度向下，其余向上，速度 分布不均匀，液沫夹带量较少，但阻力很小。 图 1-17 双列叶片式 图 1-18 双列叶片式气相速度分布 fig.1-17 tapered channel fig.1-18 gas flow field in tapered channel 第一章 文献综述 10 1.2.2.7 轴径向进料进气分布器 轴径向进料气体分布器由天津大学开发，如图 1-19 所示，是集气液分离、 除雾沫和气体分布功能于一体的设备。在经过冷漠实验研究后，已在大型减压塔 中试用成功，证明轴径向进料气体分布器是一种结构简单、实用、综合性能优良 的分布器。特别对于初始气相分布要求较高的减压塔，尤为适用。1999 年，在 南京化肥厂中直径 10000mm 的尿素除尘塔中使用了该结构的分布器9。 图 1-19 轴径向进料气体分布器9 fig.1-19 axis radial9 1.2.3 气体分布器性能评价标准 设计位于塔底的气相进料装置时，最重要的要考虑两个要求：进出分布器的 压降要小和流经分布器的气体分布要均匀。 气相经由进气管进入塔内后，气流流道突然扩大，导致损失一部分压头。为 了减小突然扩大造成的压头损失，设计时应尽量降低进气管内的气体流速，适宜 的管内气速为 10-18m/s10。此外，较低的入口气速，有利于气体在塔内的均匀 分布。 入塔气相初始分布的均匀性，主要取决于气相流经填料层的压降与输入气相 动压头之间的比值，比值越大，越有利于分布的均匀性。 入塔气相初始分布的均匀性对于填料塔的传质效率也有着重要影响。silvey 和 keller11还发现：当气体与支撑板上均匀喷洒的液体接触良好时，再添加再沸 器的作用，能提供出相当于两层理论板的传质效果。 假如气体经由水平管直接喷入塔内时，喷射的气流冲向另一侧的塔壁，导致 部分动能转变成降压能，从而形成局部高压区，因此在塔的横截面上就会出现压 第一章 文献综述 11 力波动。若填料层的压降较小，且与压力波动值是处于同一个数量级时，填料层 内的各处气体速度就将出现显著差异。而当填料层的压降较大时，就将减弱压力 波动的影响，从而建立较好的气体分布。大塔一般采用两个以上的进气口1。 1.2.4 气体分布器的研究现状 大型填料塔的发展， 与新型填料的开发及各种塔内件的发展， 是密不可分的。 关于塔的填料和液体分布器，已发表大量文献与此。对于气体分布器，其远大于 液体的流动性，填料对流场的均化作用使人们常常假定均匀入口气流。随着高空 隙率、低压降的新型高效填料的开发利用，气流在填料层内自然便可以达到均匀 分布的看法已为人们所摒弃。 人们对气体分布器重要性的认识与日俱增12。 近十 几年来， 一些学者针对气体的初始分布状态及各种型式的气体分布器的开发与优 化做了多方面的研究，取得丰硕成果。 leon fan13运用实验手段，对图 1-20 所示七种常见气体分布器进行测试，运 用空气/水系统， 在直径 600mm 测试塔中， 进气管直径 150mm， 进口气速 30m/s， 利用热线风速仪测量不同横截面处的气体不均匀度及压降， 各分布器的性能如表 1-1 所示， 实验结果显示， 双切向环流式气体分布器， 当塔径从 3m 到 10.5m 内， 都表现出最好的分布性能，较小的液沫夹带，较低的压降，而且性能良好的分布 器不论压降高低都有较好气体分布情况，并提出一种新型结构简单，压降极低的 新型分布器，如图 1-21 所示。 图 1-20 测试的气体分布器型式13 fig.1-20 tested commercial gas distributors13 第一章 文献综述 12 表 1-1 测试七种分布器的性能比较 table 1-1 performance of different gas distributors a b c d e f g distribution (m value) 2.0 2.0 1.97 0.52 0.37 1.8 0.33 entrainment (% of gas) 5.3 1.3 0 0 0.1 0.6 0 pressure drop (pa) 2740 843 10 49 15 30 216 图 1-21 内挡板新型分布器13 fig.1-21 gas sparger with inside baffles13 而针对双切向环流式气体分布器， 李鑫刚14利用计算流体力学手段模拟了双 切向环流式气体分布气液两相作用下，不同挡板数、导流板角度、导流板尺寸、 环流区域面积下气体不均匀度、液沫夹带及压降的不同。通过模拟结果的平行对 比，得出一种适用于塔径为 7.4m 最优的双