规整填料表面液体分布的计算流体力学

谭丽媛，袁希钢，KALBASSI Mohammad Ali



规整填料表面液体分布的计算流体力学

谭丽媛1，袁希钢1，KALBASSI Mohammad Ali2

（1天津大学化学工程联合国家重点实验室，天津 300072；2Air Products Public Limited Company，Walton on Thames，UK）

采用计算流体力学（computational fluid dynamics，CFD）中的VOF方法对规整填料表面液相分布进行了三维建模和仿真，实现规整填料内液相分布的可视化并得到了液膜厚度和有效相界面积比等相关定量信息。通过分析比较不同物系的数值模拟结果，发现液体的表面张力和黏度都对填料表面上液体分布有影响。表面张力越小，液相在填料片上分布越均匀，有效相界面积比越大，液膜厚度越小；黏度增加，有效相界面积比和液膜厚度也随之增加。较之于黏度对液相分布的影响程度，表面张力的影响程度更大，为主要影响因素。本文还提出一个预测有效相界面积比的新公式，并将数值模拟结果与已有文献进行对比，吻合性较好。

计算流体力学；可视化；液膜厚度；有效相界面积比；表面张力；黏度

规整填料塔因在汽提和吸收过程中为气液两相提供有效的接触面而被广泛应用于工业生产中，其分离效率的预测和提高一直以来都是研究人员最为关注的问题。Mohamed等[1]在对气液相在规整填料塔内分布的研究中发现，液体在规整填料塔内的不均匀性分布是影响塔分离效率的决定性因素，而气相即使是在初始时就分布不均匀，也不会对塔的分离效率有影响。因此规整填料表面液相分布的研究在规整填料基础研究中占有重要地位。液体在小尺度区域（基本结构单元）内的流动会在很大程度上影响液体在宏观尺度上的分布。……