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为加强对高压下规整填料塔的传质机理的研究,在内径为150mm的填料塔内,分别测试了0.70、1.10、1.30、1.50、1.70和1.90MPa(绝压)六个操作压力下Mellapak 350Y型金属板波纹规整填料的传质性能,实验为全回流,测试物系为正丁烷/异丁烷混合物,液相的负荷范围为10.45~67.14m~3/(m~2·h)。实验测得填料的等板高度的数值在0.15~0.61m之间。分析实验数据发现:在0.70~1.70MPa的操作压力范围内,当压力一定时,随着Fv因子的增加,填料的效率增大;而在1.90MPa时,填料的效率在液泛前的一段操作范围内发生恶化。建立了三维CFD模型,对规整填料内液相单相流流场进行了模拟。为了验证模拟计算的结果,利用三维LDV技术对规整填料内液相单相流流场进行了测量。实验结果表明,本文提出的模型能够较好地模拟流体的流动趋势。这说明CFD模型能够较好的模拟规整填料内的单相流动行为。在此基础上,对加压下内径为150mm的填料塔内气相单相流的返混行为进行了模拟,操作压力范围为0.30~1.80MPa,并将其结果与实验值进行了对比。计算结果表明,模型预测的气相返混系数与实验测量值的趋势一致,但在数值上偏小。在上述研究的基础上,采用VOF法初步建立了加压下规整填料塔内气、液两相逆流流动模型,模拟物系和条件均与高压精馏实验一致。模型中考虑了影响液膜流动的两个重要作用力:表面张力和气、液相间作用力。根据模型计算了不同操作压力以及不同气相Fv因子下填料内气、液相的流动过程,并根据结果讨论了操作压力和气相Fv因子对液相流动的影响,同时还根据计算结果估算了填料内的持液量和有效润湿比表面积。在流体力学模型的基础上,对加压下规整填料内气、液相间的传质过程进行了模拟,模型中采用(-|c~2)-ε_c模型取代常用的施密特类似律法来计算湍流扩散系数。根据计算得到的浓度分布计算了规整填料的传质效率,并与实验数据进行了对比。对比结果表明本文建立的模型计算得到的HETP值与实验值吻合较好,其平均相对误差为25%。