毛細管中兩相流的CFD模擬.pdf

1、進入20世紀以來,自然科學與工程技術發(fā)展的一個重要趨勢是向微型化發(fā)展,隨著微全分析系統和微機電系統概念的提出和發(fā)展,微化工技術也成為化學工程學科發(fā)展的一個全新的重要方向之一,如毛細管精餾、微通道反應器等。研究發(fā)現,微通道內的氣液傳質效率比常規(guī)尺度中的提高了2—3個數量級。同時微通道反應器還具有較短的輸送路徑,從而具有較低的阻力降,進一步提高了傳質與傳熱的效率。對于工業(yè)化大規(guī)模應用所要求的具有批量生產能力的要求,目前可以通過對將大量微反應

2、器單元組裝在一起加以解決應用,從而縮短了從實驗室到工業(yè)化生產應用傳化所需的時間。對毛細管通道中內兩相流特性的研究,將有助于揭示毛細管內兩相傳質的機理,從而更好的進行改進,推動微化工的發(fā)展。
　　 毛細管通道內的氣液兩相流型在低氣速時以泰勒流為主,本文利用計算流體力學軟件Fluent6.3.26通過建立二維模型對毛細管中兩相流進行了模擬研究。通過改變進口處氣液表觀速度研究了微管內的氣液兩相的發(fā)展過程、壓降、氣液柱長等,發(fā)現在兩相交

3、界面處,兩相之間存在漩渦,加快了傳質效率,隨著氣液兩相速度差的增大,漩渦越大,湍動越劇烈:隨著氣液兩相速度的增大,壓降也隨之增大。改變氣液速度得到不同氣液柱長的泰勒流,研究了氣液柱長度與氣液速率之間的關系,并將氣液柱長的模擬值與文獻中的關聯式進行比較,發(fā)現在一定范圍內吻合較好。
　　 建立三維模型,并與二維模型進行比較,發(fā)現兩者之間在微管內的速度分布、氣液柱長、氣相分布等方面具有相似性,而三維中的壓降比二維中的偏大20％左右,這