1.8 模型的验证
为了验证采用两方程法封闭传质方程的可行性,下面以“模拟计算的塔板上浓度分布与实验塔板实测数据的验证”为例进行模型计算预测与实验结果的比较。
由于文献上缺乏塔板上浓度分布的数据,故需进行实测以验证计算传质模型的可行性。为此,孙志民等[8,9]进行了下面的实验。
实验是在1.2m直径的冷模实验筛板上进行,实验装置如图1-4所示,结构参数及操作条件见表1-2。实验是将被氧饱和的水与空气接触,水中过量的氧气会解吸到空气中,通过溶解氧测定仪对塔板上不同位置处的氧浓度进行测量,即可得到塔板上的浓度场。测量点的分布如图1-5所示。
表1-2 实验塔板的结构参数及操作条件
图1-4 实验装置示意图
1—储水槽;2—水泵;3—调节阀;4—涡轮流量计;5—降液管;6—填料;7—实验塔板; 8—可调节出口堰;9—气体分布器;10—涡轮流量计;11—气体流量调节阀; 12—鼓风机;13—氧气瓶;14—转子流量计;15—静态混合器
图1-5 塔板上浓度测量点的分布
为了验证上面提出的计算传质学模型,对塔板浓度场进行了数值模拟(采用筛孔气速模型),并与实验结果相比较。进口浓度为实验测得的进口浓度平均值,筛孔分布按照实际的筛孔分布给出。传质源项中的界面浓度为实验温度下大气环境中水中氧的饱和浓度。
图1-6示出在L18m3·h-1、G4090m3·h-1、hw80mm时模拟计算值与实验值的比较。由图中可以看出,计算值与实验值符合得较好,但在第Ⅰ和Ⅱ位置处有些测量点上二者的差别较大,这主要是由于实验中的随机因素较多,而模拟中却没有这些随机因素。另外,在计算所使用的传质源项中的kLa为全场平均值,不随局部流速的变化而变化,这也是产生误差的一个重要原因。
图1-6 塔板浓度计算值与实验值的比较
(L18m3·h-1,G4090m3·h-1,hw80mm)
图1-7为L17.2m3·h-1、G4000m3·h-1、hw100mm时不同截面上的浓度计算值与实验值的比较。由图中可以看出,在两个截面上计算值与实验值符合得都较好。主要误差在第Ⅱ测量位置处,其原因与上面的相同。
图1-7 塔板浓度计算值与实验值的比较
(L17.2m3·h-1,G4000m3·h-1,hw100mm,z10mm)