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处于气液交界面处的表面微层,具有不同于气相和液相的特殊性质,对有机废气在气液两相之间的传递过程有着重要的影响作用。
本文着力于研究甲苯在气液界面中的迁移过程,构建了二维物理模型,利用计算流体动力学CFD(Computational Fluid Dynamics)软件FLUENT对表面微层中甲苯的迁移变化进行数值模拟,以VOF(Volume of Fluid)模型和Speciestransport模型为基础,利用UDF(User-Defined Function)编写程序完善模型,得到了较好的模拟结果。
整个模拟过程从不同时间不同深度两个方面探讨吸收液中甲苯的质量分数浓度变化规律,并着重研究了表面微层中甲苯的迁移变化规律,分析了液相流速、气相流速、气相浓度以及气液分配系数对其的影响。结果表明,传质刚刚开始时(小于4s),吸收液上中层的甲苯迁移积累速度较快,随着时间的变化,上中层逐渐达到传质平衡状态,深层中甲苯积累速度逐渐加快,最终达到整个吸收系统的平衡。而甲苯随深度的变化趋势,不同时间内极为相似,尤其当趋于稳定状态时(10s以后),几乎无任何变化,将该时间段内甲苯质量分数随深度的变化规律进行指数衰减拟合,拟合效果很好。对表面微层的模拟研究发现,液相流速的增大,加速了甲苯在液相主体中的扩散速率,但因为会影响液膜即表面微层的形成,从而减小了甲苯的迁移通量,因此要选择较为合适的液相流速;气相流速的增大,缩短了达到传质平衡的时间,同时也增大了甲苯的迁移通量,因此可以适当的加大气相流速:在吸收开始的最初阶段,气相浓度越高,表面微层中甲苯的吸收也越快,随着时间的变化,甲苯浓度值逐渐处于平缓;气液分配系数即亨利常数的减小可以增大甲苯的迁移通量,提高气液传质吸收效果。