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,m 3 ;V 0 为有限微体积,m 3 ;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 e k)<<1时,吸附器属于动量交换控制模型;当λL/(6D e k)>>1时;吸附器属于摩阻控制模型,当λL/(6D e k)<1时,吸附器属于动量交换占优势模型;当λL/(6D e k)>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C 2 的计算公式为 式中,C 1 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。