·94· 工程科学学报，第37卷，第1期 图5径向流吸附器网格划分图.(a)Z型网格：()Π型网格 Fig.5 Grid graph of the radial flow adsorber:(a)Z-shaped grid (b)II-shaped grid M,值偏大.由图6还可以看出，“凹”型曲线均为左高 65 中心中心流道气流分布孔 外流道气流分布孔 右低，即中心流道布气孔附近M,值要大于外流道布气 6.0 流道 吸附剂装填区域 外流道 55 孔附近M值，且可明显看出向心流动的M,值整体小于 5.0 离心流动的M,值.出现上述现象的原因是由于离心流 4.5 。一Z型向心流 和向心流的流动型式的不同.离心流动时气体由中心 4.0 3.5 ·一Z型离心流 流道向外流道流动.中心流道较窄，气体流速较快使 三30 ▲一Π型向心流 2.5 一，一Π型离心流 M值升高：同时由于中心流道气流分布孔的存在也使 2.0 M,值升高.两者作用的结果是使此处的M,值达到最 1.5 大，最大值为6.0.随着气体沿径向穿过吸附剂装填 1.0 0.5 层，气流分布变均匀，M,值逐渐减小且趋于平稳.当气 0.0% 10 2030405060708090100110 体即将通过外流道气流分布孔进入到外流道时，由于 吸附床径向长度/m 分布孔的存在，导致此处M,值再度升高.向心流动时 图6四种流动型式对径向速度不均匀度M的影响 气体由外流道向中心流道流动.外流道较宽，气体流 Fig.6 Effect of four flow types on the radial non-uniformity of 速较慢使M值降低：同时由于外流气流分布孔的存 velocity 在，造成此处的M,值升高。两者作用的结果是使此处 的M值升高，但幅度不大.随着气体沿径向穿过吸附 汇入，气体的质量流率沿程递增，使气流速度增加而使 剂装填层，气流分布变均匀，M,值逐渐减小且趋于平 轴向静压降低.两者作用的结果是使中心流道的轴向 稳.当气体即将通过中心流道气流分布孔进入到中心 静压迅速下降.另外可看出Ⅱ型向心流动和Z型向心 流道时，由于分布孔的存在使M值升高：同时流道变 流动的中心流道上的轴向静压存在局部压力回升现 狭窄也使M,值也升高.两者作用的结果是使此处的 象.出现上述现象的原因是由于Ⅱ型向心流动和Z型 M达到最大，最大值为4.0.可见对于径向流吸附器， 向心流动的中心流道的管道末端气流分布孔较少造成 采用向心流动型式更为适合. 了局部压力回升.由图7还可以看出，Ⅱ型向心流动 图7给出了Ⅱ型向心流动和Z型向心流动下，中 和Z型向心流动的中心流道上的轴向压降分别为64 心流道和外流道轴向静压随吸附床轴向长度的变化情 Pa和124Pa.可见对于径向流吸附器，采用Ⅱ型向心 况.由图7可以看出，在吸附床的轴向长度上Ⅱ型向 流动时中心流道上的轴向压降更小，其布气效果优于 心流动和Z型向心流动外流道上的轴向静压近似于一 Z型向心流动.因此在下文的分析中，将重点分析Ⅱ 条直线，轴向压降几乎为0Pa.出现上述现象的原因 型向心流动型式下的径向流吸附器布气系统结构对布 是向心流动下，外流道上的沿程阻力及壁面摩擦使轴 气效果的影响. 向静压下降；同时由于气体不断的分流，气体的质量流 2.2流道截面积的影响 率沿程递减，使气体流速不断降低而使轴向静压升高. 图8给出了中心流道与外流道的截面积比D,变 两者作用的结果是使气流轴向静压路有变化，但数值 化时，径向速度不均匀度M随吸附床径向长度的变化 变化很小.由图7还可以看出，Ⅱ型向心流动和Z型 情况.在Ⅱ型向心流动情况下，D,分别为4%、5.5%、 向心流动的中心流道上的轴向压降变化较为明显.出 8.5%、13%和18.9%.由图8可以看出，随着D的逐 现上述现象的原因是气体从进入中心流道开始，由于 渐增大，M值整体趋势是减小的，即布气效果得到改 摩擦阻力作用使轴向静压下降：同时由于气体不断的 善.Kareeri也发现在一定范围内，减少外流道宽度来工程科学学报，第 37 卷，第 1 期 图 5 径向流吸附器网格划分图． ( a) Z 型网格; ( b) Π 型网格 Fig． 5 Grid graph of the radial flow adsorber: ( a) Z-shaped grid( b) Π-shaped grid Mf值偏大． 由图 6 还可以看出，“凹”型曲线均为左高 右低，即中心流道布气孔附近 Mf值要大于外流道布气 孔附近 Mf值，且可明显看出向心流动的 Mf值整体小于 离心流动的 Mf值． 出现上述现象的原因是由于离心流 和向心流的流动型式的不同． 离心流动时气体由中心 流道向外流道流动． 中心流道较窄，气体流速较快使 Mf值升高; 同时由于中心流道气流分布孔的存在也使 Mf值升高． 两者作用的结果是使此处的 Mf值达到最 大，最大值为 6. 0． 随着气体沿径向穿过吸附剂装填 层，气流分布变均匀，Mf值逐渐减小且趋于平稳． 当气 体即将通过外流道气流分布孔进入到外流道时，由于 分布孔的存在，导致此处 Mf值再度升高． 向心流动时 气体由外流道向中心流道流动． 外流道较宽，气体流 速较慢使 Mf 值降低; 同时由于外流气流分布孔的存 在，造成此处的 Mf值升高． 两者作用的结果是使此处 的 Mf值升高，但幅度不大． 随着气体沿径向穿过吸附 剂装填层，气流分布变均匀，Mf 值逐渐减小且趋于平 稳． 当气体即将通过中心流道气流分布孔进入到中心 流道时，由于分布孔的存在使 Mf值升高; 同时流道变 狭窄也使 Mf值也升高． 两者作用的结果是使此处的 Mf达到最大，最大值为 4. 0． 可见对于径向流吸附器， 采用向心流动型式更为适合． 图 7 给出了 Π 型向心流动和 Z 型向心流动下，中 心流道和外流道轴向静压随吸附床轴向长度的变化情 况． 由图 7 可以看出，在吸附床的轴向长度上 Π 型向 心流动和 Z 型向心流动外流道上的轴向静压近似于一 条直线，轴向压降几乎为 0 Pa． 出现上述现象的原因 是向心流动下，外流道上的沿程阻力及壁面摩擦使轴 向静压下降; 同时由于气体不断的分流，气体的质量流 率沿程递减，使气体流速不断降低而使轴向静压升高． 两者作用的结果是使气流轴向静压略有变化，但数值 变化很小． 由图 7 还可以看出，Π 型向心流动和 Z 型 向心流动的中心流道上的轴向压降变化较为明显． 出 现上述现象的原因是气体从进入中心流道开始，由于 摩擦阻力作用使轴向静压下降; 同时由于气体不断的 图 6 四种流动型式对径向速度不均匀度 Mf的影响 Fig． 6 Effect of four flow types on the radial non-uniformity of velocity 汇入，气体的质量流率沿程递增，使气流速度增加而使 轴向静压降低． 两者作用的结果是使中心流道的轴向 静压迅速下降． 另外可看出 Π 型向心流动和 Z 型向心 流动的中心流道上的轴向静压存在局部压力回升现 象． 出现上述现象的原因是由于 Π 型向心流动和 Z 型 向心流动的中心流道的管道末端气流分布孔较少造成 了局部压力回升． 由图 7 还可以看出，Π 型向心流动 和 Z 型向心流动的中心流道上的轴向压降分别为 64 Pa 和 124 Pa． 可见对于径向流吸附器，采用 Π 型向心 流动时中心流道上的轴向压降更小，其布气效果优于 Z 型向心流动． 因此在下文的分析中，将重点分析 Π 型向心流动型式下的径向流吸附器布气系统结构对布 气效果的影响． 2. 2 流道截面积的影响 图 8 给出了中心流道与外流道的截面积比 Df 变 化时，径向速度不均匀度 Mf随吸附床径向长度的变化 情况． 在 Π 型向心流动情况下，Df分别为 4% 、5. 5% 、 8. 5% 、13% 和 18. 9% ． 由图 8 可以看出，随着 Df的逐 渐增大，Mf值整体趋势是减小的，即布气效果得到改 善． Kareeri 也发现在一定范围内，减少外流道宽度来 · 49 ·