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FLUENT气液分离罐模拟

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正文共： 733字 4图预计阅读时间： 2分钟

1 前言

气液分离罐是化工领域的重要设备，卧式分液罐内部液体流动方向与重力方向垂直，有利于液滴沉降。气液两相流的相分离效果，是衡量分液罐运行质量的重要指标[1]。今天，我做一个卧式分液罐的案例。

2 建模与网格

建立如下的二维平面分液罐模型，罐体长9000mm，高3000mm。进出口接管尺寸φ500，高度2000mm。划分四边形网格，节点数。

3 求解设置

本案例的气液两相分别为氢气和水滴，采用欧拉两相流模型。主相为氢气，次相为水。为研究水滴直径和分离效率的关系，设置了200μm、100μm、80μm和60μm四种不同的水滴直径。

入口设置为速度入口，两相的速度值均为10m/s，混合物的含液率（水的体积分数）为5%。

出口设置为压力出口，表压为0Pa，回流液体体积分数为0（当计算出现回流时，该值会影响计算结果，反之无影响）。

开启重力项，这是分离罐模拟最基础的设置。

设置一个监视器，监测出口的液滴体积分数随时间变化关系。

按照如下值进行初始化，即假设初始状态分离罐内存储着不流动的气液混合物，对于瞬态分析而言，很多情况下，初始化值和真实的物理状态要完全对于其实还是有难度。特别是想要和试验值进行对比分析，初始值设置不合适就很难对比了。

4 计算结果

先看一下液滴直径200μm时，出口的液滴体积分数曲线，可以看出达到稳态后，液滴基本被分离干净了。

此时，分液罐的两相体积分数如下图，底部沉积了液态水。

定义出口的液滴体积分数和入口的相对变化量为分离效率，不同的液滴直径和分离效率的关系如下图，可以看到，液滴直径显著影响分离效率，直径越大，分离效率越高，这是因为液滴越重越容易沉积，这很好理解。

参考文献

[1] 郑平, 等. 分液罐内气液两相流分离效率的数值模拟及优化[J]

来源：仿真与工程

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首次发布时间：2023-07-05