[發(fā)明專利]一種立式徑向流吸附器結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710504769.0
• 申請日: 2017-06-27
• 公開（公告）號: CN107403033B
• 公開（公告）日: 2021-01-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李耀;司海青;王兵;薛魯;陳永亮
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué);蘇州市興魯空分設(shè)備科技發(fā)展有限公司
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/28;G06F111/10
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

1.一種立式徑向流吸附器結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟1，建立立式徑向流吸附器初始模型，包括入口、出口、罐體、內(nèi)多孔管、中部多孔管、外多孔管，底部球冠封頭、第一無孔鋼圈、第二無孔鋼圈、第三無孔鋼圈、承重槽鋼、中心流道分布器，外多孔管與罐體之間為外流道，內(nèi)多孔管之間為內(nèi)流道，所述入口位于罐體下端，所述出口位于罐體上端，所述內(nèi)多孔管、中部多孔管和外多孔管下端均焊接于底部球冠封頭上，上端分別連接第一無孔鋼圈、第二無孔鋼圈、第三無孔鋼圈，所述外多孔管與中部多孔管的夾層為第一吸附區(qū)，所述中部多孔管和內(nèi)多空管的夾層為第二吸附區(qū)，所述第一無孔鋼圈、第二無孔鋼圈和第三無孔鋼圈懸掛于罐體內(nèi)頂部，承重槽鋼位于罐體頂部與外流道對應(yīng)，所述外多孔管與罐體內(nèi)壁之間的空腔為外流道，所述內(nèi)多孔管和外多孔管之間的空腔內(nèi)填充多孔介質(zhì)作為吸附層，所述內(nèi)多孔管圍城的空腔為中心流道，通過數(shù)值模擬計(jì)算得到初始流場；步驟2，對影響立式徑向流吸附器效率的因素，包括孔隙率、內(nèi)流道截面積、外流道截面積和中心流道分布器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算，其中中心流道分布器是由空心圓柱體、空心圓臺體或空心圓錐體組成的，其結(jié)構(gòu)受直徑和長度控制，直徑包括頂面圓直徑和底面圓直徑；步驟3，根據(jù)內(nèi)外流道壓降的均勻度計(jì)算公式式中，N為計(jì)算的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)；Δp_i為i點(diǎn)靜壓，Pa；表示靜壓均值，Pa，判斷是否達(dá)到最優(yōu)化狀態(tài)，如果達(dá)到最優(yōu)設(shè)計(jì)參數(shù)，便可使用吸附器，如果未達(dá)到最優(yōu)設(shè)計(jì)參數(shù)，則進(jìn)入優(yōu)化階段：第一步，整體優(yōu)化，認(rèn)為上部分布器和下部分布器直徑相等，優(yōu)化三變量：直徑、上部分布器長度、下部分布器長度，判斷是否達(dá)到最優(yōu)設(shè)計(jì)，是則得到吸附器最優(yōu)設(shè)計(jì)參數(shù)，否則轉(zhuǎn)入局部優(yōu)化階段；第二步，針對整體優(yōu)化的不足，進(jìn)行局部優(yōu)化，進(jìn)而得到最終優(yōu)化參數(shù)，直至達(dá)到最優(yōu)化狀態(tài)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種立式徑向流吸附器結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法，其特征在于，所述第一吸附區(qū)內(nèi)填料為活性氧化鋁吸附劑，所述第二吸附區(qū)的填料為分子篩吸附器。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種立式徑向流吸附器結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法，其特征在于，步驟1中計(jì)算初始流場時(shí)，吸附等溫方程采用Dubinin-Astakhov模型，即其中式中，m表示吸附劑吸附能的分布；V為單位質(zhì)量吸附劑吸附的氣體體積，m³；V₀為有限微體積，m³；R為氣體常數(shù)，J/(mol·K)；T為絕對溫度，K；F為吸附劑表面能量分布函數(shù)；β為經(jīng)驗(yàn)參數(shù)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種立式徑向流吸附器結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法，其特征在于，所述外流道的高徑比決定吸附器的模型,當(dāng)λL/(6D_ek)1時(shí)，吸附器屬于動(dòng)量交換控制模型；當(dāng)λL/(6D_ek)1時(shí)；吸附器屬于摩阻控制模型，當(dāng)λL/(6D_ek)1時(shí)，吸附器屬于動(dòng)量交換占優(yōu)勢模型；當(dāng)λL/(6D_ek)1時(shí)，吸附器屬于摩阻占優(yōu)勢模型，式中，λ為摩擦阻力系數(shù)；L為外流道管長，m；D_e為當(dāng)量直徑，m；k為動(dòng)量交換系數(shù)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種立式徑向流吸附器結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法，其特征在于，所述孔隙率分別決定的外孔管慣性阻力系數(shù)和內(nèi)孔管慣性阻力系數(shù)，其中，慣性阻力系數(shù)C₂的計(jì)算公式為式中，C₁為經(jīng)驗(yàn)值，取值0.62；dx為板厚度，m；為孔隙率。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種立式徑向流吸附器結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法，其特征在于，局部優(yōu)化是指將中心流道分布器等分為0-0.5h和0.5h-h兩個(gè)部分，h為中心流道長度，單位為m。