[发明专利]一种立式径向流吸附器结构优化方法

权利要求书

1.一种立式径向流吸附器结构优化方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，建立立式径向流吸附器初始模型，包括入口、出口、罐体、内多孔管、中部多孔管、外多孔管，底部球冠封头、第一无孔钢圈、第二无孔钢圈、第三无孔钢圈、承重槽钢、中心流道分布器，外多孔管与罐体之间为外流道，内多孔管之间为内流道，所述入口位于罐体下端，所述出口位于罐体上端，所述内多孔管、中部多孔管和外多孔管下端均焊接于底部球冠封头上，上端分别连接第一无孔钢圈、第二无孔钢圈、第三无孔钢圈，所述外多孔管与中部多孔管的夹层为第一吸附区，所述中部多孔管和内多空管的夹层为第二吸附区，所述第一无孔钢圈、第二无孔钢圈和第三无孔钢圈悬挂于罐体内顶部，承重槽钢位于罐体顶部与外流道对应，所述外多孔管与罐体内壁之间的空腔为外流道，所述内多孔管和外多孔管之间的空腔内填充多孔介质作为吸附层，所述内多孔管围城的空腔为中心流道，通过数值模拟计算得到初始流场；步骤2，对影响立式径向流吸附器效率的因素，包括孔隙率、内流道截面积、外流道截面积和中心流道分布器的结构进行计算，其中中心流道分布器是由空心圆柱体、空心圆台体或空心圆锥体组成的，其结构受直径和长度控制，直径包括顶面圆直径和底面圆直径；步骤3，根据内外流道压降的均匀度计算公式式中，N为计算的数据个数；Δp_i为i点静压，Pa；表示静压均值，Pa，判断是否达到最优化状态，如果达到最优设计参数，便可使用吸附器，如果未达到最优设计参数，则进入优化阶段：第一步，整体优化，认为上部分布器和下部分布器直径相等，优化三变量：直径、上部分布器长度、下部分布器长度，判断是否达到最优设计，是则得到吸附器最优设计参数，否则转入局部优化阶段；第二步，针对整体优化的不足，进行局部优化，进而得到最终优化参数，直至达到最优化状态。

2.根据权利要求1所述的一种立式径向流吸附器结构优化方法，其特征在于，所述第一吸附区内填料为活性氧化铝吸附剂，所述第二吸附区的填料为分子筛吸附器。

3.根据权利要求1所述的一种立式径向流吸附器结构优化方法，其特征在于，步骤1中计算初始流场时，吸附等温方程采用Dubinin-Astakhov模型，即其中式中，m表示吸附剂吸附能的分布；V为单位质量吸附剂吸附的气体体积，m³；V₀为有限微体积，m³；R为气体常数，J/(mol·K)；T为绝对温度，K；F为吸附剂表面能量分布函数；β为经验参数。

4.根据权利要求1所述的一种立式径向流吸附器结构优化方法，其特征在于，所述外流道的高径比决定吸附器的模型,当λL/(6D_ek)1时，吸附器属于动量交换控制模型；当λL/(6D_ek)1时；吸附器属于摩阻控制模型，当λL/(6D_ek)1时，吸附器属于动量交换占优势模型；当λL/(6D_ek)1时，吸附器属于摩阻占优势模型，式中，λ为摩擦阻力系数；L为外流道管长，m；D_e为当量直径，m；k为动量交换系数。

5.根据权利要求1所述的一种立式径向流吸附器结构优化方法，其特征在于，所述孔隙率分别决定的外孔管惯性阻力系数和内孔管惯性阻力系数，其中，惯性阻力系数C₂的计算公式为式中，C₁为经验值，取值0.62；dx为板厚度，m；为孔隙率。

6.根据权利要求1所述的一种立式径向流吸附器结构优化方法，其特征在于，局部优化是指将中心流道分布器等分为0-0.5h和0.5h-h两个部分，h为中心流道长度，单位为m。