r>[0092] 该副槽上第一个小孔喷淋的区域为边长为1^的正方形，如图7所示，第一个小 孔的位置可以表示为
所以该孔上方液位高度为
，通过该孔的流量为
如果要保证整个气液分配器的流量是均 布的，就要使每一个小孔都满屈
即每个小孔的流量和喷淋区域面积之比为常 数。所以令：
[0094] 方程（6)中只有L1 一个未知量，所以可以求解这个方程得到1^，这样，第1个小孔 的位置就确定了。如图7所示，第二个小孔的位置可以表示为
同样得到方 程：
[0096] 同样，方程（7)中只有L2-个未知量，所以可以求解方程（7)得到L2，这样，第2个 小孔的位置就确定了。同理，可得到后续第3、4、5……个小孔的位置，为保证小孔位置不超 出分配器边缘，在求解第j个小孔的位置时，要验证以下公式是否成立：
[0098] 式中，Lj表示副槽第j个小孔正方形喷淋区域的边长，j表示副槽上小孔序数，M i 为该副槽沿X轴总长度的一半，如图7所示。一旦式（8)不成立，说明该孔已经超出分配器 边缘，则舍弃该孔，该副槽上所有孔的位置都确定了。同理可确定其他所有副槽上所有孔的 位置。
[0099] 第四步：迭代前三步，进一步提高液体分配均匀性。
[0100] 由于小孔的直径和位置改变后，气液分配器在工作稳态下图4所示观测点的液位 高度会发生一定变化，导致前三步新设计出的气液分配器只是提高了液体分配均匀性，而 不能达到完全精确均布。
[0101] 所以，对前三步新设计出的气液分配器进行三维建模，建立流体仿真模型进行 仿真实验，得到新设计出的每个小孔上方的液位高度，根据液体穿孔的流量计算公式为
求出新设计出的每个小孔的流量q；；，其中P为整个气液分配器上小孔的序 数，1彡P彡Z。
[0102] 第三步中提到整个气液分配器的液体是均匀分配的条件是每一个小孔都满足
设定液体分配均匀度阈值E，E是百分数，根据工程上的均匀度 要求可取95%、98%等数值，如果
则认为液体分配均匀度没有达到要求， 则按照上述第一、二、三步的方法再进行一次设计，这样会进一步提高液体分配的均匀性。 如此反复迭代设计几次，由于每一次的迭代设计都是在上一次设计基础上的改进，都会进 一步提高液体分配的均匀性，所以最终可以使
使液体分配均匀度达到要 求。迭代设计得次数越多，达到的液体分配均匀度也越高。
[0103] 最终得到的非等径非均布的孔分布如图7所示，图中只显示了整个气液分配器第 一象限部分，其余部分可由对称性得到。
[0104] 由此可见，本发明涉及的流线型孔壁能提高了孔槽式气液分配器的液体分配效 率，减小阻力并降低了流线型孔壁加工难度，最终形成的非等径非均布小孔的分配器提高 了孔槽式气液分配器的液体分配均匀性，其技术效果显著突出。
【主权项】
1. 一种精馈塔气液分配器的槽孔构建方法，其特征在于： 1) 建立等径均布孔气液分配器的流体仿真模型进行仿真，其中气液分配器所有小孔的 圆孔壁曲线均采用由圆弧（1)和直线（2)拼接成的流线型孔壁曲线，得到当气液分配器处 于工作稳态时的主槽和副槽上各个观测点的液位高度； 2. W气液分配器主槽（3)中轴线为Y轴，主槽（3)上小孔的各个孔径采用W下公式得 到：其中，Q为气液分配器的流量，Z为气液分配器上所有小孔的个数，Cd为流量系数，g为 重力加速度，hi(y!;。)为Y轴第i个小孔的液位高度，fs,为主槽上第i个小孔的Y轴坐标位 置，i表示主槽上小孔的序数； 3) 副槽小孔孔径与该副槽中轴线和主槽中轴线交点处的小孔直径相同，再依次计算得 到副槽上各个小孔的位置； 4) 由上述得到的主槽和副槽的小孔孔径和副槽小孔位置重复步骤1)建立流体仿真模 型进行仿真，观测点与步骤1)的观测点相同，从而仿真获得主槽和副槽上各个小孔的流量 ，进而采用W下公式计算得到第P个小孔的流量和喷淋区域面积之比k;;其中，Lp为第P个小孔正方形喷淋区域的边长； 若所有小孔的流量和喷淋区域面积之比满足E为液体分配均匀度 阔值，则将最近一次得到的主槽和副槽的小孔孔径和副槽小孔位置作为最终非等径非均布 气液分配器的布孔方案进行构建； 若其中任一小孔的流量和喷淋区域面积之比時不满足，则回到步骤 2)重新计算，直到所有小孔的流量和喷淋区域面积之比kp4满足2. 根据权利要求1所述的一种精馈塔气液分配器的槽孔构建方法，其特征在于：所述 流线型孔壁曲线的上部为与孔端面相切的圆弧，孔壁曲线的下部为与圆弧相切衔接的直 线，圆弧所占的中屯、角Θ为110-130度。3. 根据权利要求1所述的一种精馈塔气液分配器的槽孔构建方法，其特征在于：所述 步骤1)和4)中观测点采用W下方式设定气液分配器的中屯、为原点，W主槽做中轴线 为Y轴，W副槽（4)中轴线为X轴，在主槽（3)上从气液分配器中屯、开始向Y轴正方向等间 隔设定多个主槽观测点化），在副槽（4)上从主槽中轴线和副槽中轴线交点开始向X轴正方 向等间隔设定多个副槽观测点（7)。4. 根据权利要求1所述的一种精馈塔气液分配器的槽孔构建方法，其特征在于：所述 步骤2)中主槽上小孔的Y轴坐标位置ytii的液位高度hi(y)采用W下公式计算：其中，My)表示Y轴坐标位置y处的液位高度，S和t均表示主槽上观测点的序数，η为主槽上观测点的总数，ht表示第t个观测点仿真的液位高度，yg和yt分别表示第S个和 第t个观测点的Y轴坐标位置。5. 根据权利要求1所述的一种精馈塔气液分配器的槽孔构建方法，其特征在于：所述 步骤3)具体为： 3. 1)副槽上第一个小孔中屯、与主槽中轴线和副槽中轴线交点处的距离采用W下公式 计算：其中，L。表示等径均布气液分配器相邻小孔的间距常数，Li表示副槽第一个小孔正方 形喷淋区域巧）的边长，所述副槽第一个小孔正方形喷淋区域巧）的边长Li采用W下公式 求解得到：其中，为副槽上第一个小孔的流量，g为重力加速度，为X轴坐标为处的液位高度，即第1个小孔的液位高度，di表示步骤2)得到的主槽上第i个小孔 的直径，k。表示等径均布气液分配器单个小孔的流量和喷淋区域面积之比； 3. 2)副槽上第二个小孔中屯、与主槽中轴线和副槽中轴线交点处的距离采用W下公式 计算：其中，L。表示等径均布气液分配器相邻小孔的间距常数，Li表示副槽第一个小孔正方 形喷淋区域（5)的边长，L2表示副槽第二个小孔正方形喷淋区域（5)的边长，所述副槽第二 个小孔正方形喷淋区域的边长L2采用W下公式求解得到：其中，Q2为副槽上第二个小孔的流量，g为重力加速度妇X轴坐标为处的液位高度，即第2个小孔的液位高度，di表示步骤2)得到的主槽上第i个小 孔的直径，k。表示等径均布气液分配器单个小孔的流量和喷淋区域面积之比； 3. 3)依次类推，副槽上第j个小孔中屯、与主槽中轴线和副槽中轴线交点处的距离采用W下公式计算：其中，Lj表示副槽第j个小孔正方形喷淋区域的边长，j表示副槽上小孔序数，所述副 槽第j个小孔正方形喷淋区域的边长L，采用W下公式求解得到：其中，q,为副槽上第j个小孔的流量，g为重力加速度，为X轴坐标为处的液位高度，即第j个小孔的液位高度，di表 示步骤2)得到的主槽上第i个小孔的直径，k。表示等径均布气液分配器单个小孔的流量和 喷淋区域面积之比。6. 根据权利要求5所述的一种精馈塔气液分配器的槽孔构建方法，其特征在于：所述 步骤3.1)、3.2)和3.3)中副槽上X轴坐标位置x处小孔的液位高度函数h2(x)采用W下 公式计算：其中，U和V均表示副槽上观测点的序数，m为副槽上观测点的总数，hv表示第V个观 测点仿真的液位高度，X。和Xy分别表示第U个和第V个观测点的X轴坐标位置。7. 根据权利要求5所述的一种精馈塔气液分配器的槽孔构建方法，其特征在于：所述 的等径均布气液分配器单个小孔的流量和喷淋区域面积之比k。采用W下公式计算：其中，Q为气液分配器的流量，Z为气液分配器上所有小孔的个数，L。表示等径均布气 液分配器相邻小孔的间距常数。8. -种精馈塔气液分配器，其特征在于：所述气液分配器为采用权利要求1~7任一 所述方法构建得到的气液分配器。
【专利摘要】本发明公开了一种精馏塔气液分配器及其槽孔的构建方法。建立等径均布孔气液分配器的流体仿真模型进行仿真，气液分配器上小孔的孔壁曲线设计为由圆弧和直线拼接成的流线型孔壁曲线，得到当气液分配器处于工作稳态时的主槽和副槽上各个观测点的液位高度，计算主槽上各个小孔的孔径，并且副槽小孔孔径与该副槽中轴线和主槽中轴线交点处的小孔直径相同，再依次计算得到副槽上各个小孔的位置，重复步骤进行迭代使得所有小孔的流量和喷淋区域面积之比满足液体均布条件完成构建。本发明能提高气液分配器的液体分配效率，减少流动阻力，降低流线型孔壁的制造成本，提高气液分配器液体分配的均匀性。
【IPC分类】G06F17/50
【公开号】CN105320814
【申请号】CN201510784448
【发明人】张树有, 孙彦强, 徐敬华
【申请人】浙江大学
【公开日】2016年2月10日
【申请日】2015年11月16日