化学气相沉积制备多壁碳纳米管反应器内流场的数值模拟

建立制备多壁碳纳米管CVD反应器的二维几何模型,将参与反应物的材料参数拟合为随温度变化的非线性多项式方程,采用计算流体力学软件对反应器内部的温度场及速度场进行模拟研究。研究结果表明:反应器内温度场及速度场分布并不均匀,在反应器中部温度较为均匀温度基本维持在1 100 K左右,这样有助于多壁碳纳米管的合成,同时对于速度场的研究发现合理的控制气体进口速度有助于碳纳米管在均匀流场中稳定生长。     

化学气相沉积法制备碳化硅过程的三维数值模拟

采用计算流体力学软件CFD对S40反应器SiH4和C2H2不同进口流量条件下,化学气相沉积法制备碳化硅过程中反应器内温度场、速度场及碳化硅沉积浓度变化规律进行模拟分析,研究结果表明:随着进口处气体流量缓慢增加基板上的碳化硅质量分数也在逐渐增加,但当气体流量超过一定范围时会使得SiH4和C2H2气体来不及沉积于基板之上,同时如果进口气体流量过大将会使得反应区温度场分布紊乱,流入气体带走大量热量,使得反应器内难以达到合成反应所需的温度条件。通过模拟与实验,一般进气口SiH4和C2H2流量分别取9.6、3.2 mL/min。     

基于5 kW太阳能模拟器的热化学反应器热性能研究

文章基于5 kW非共轴聚光型模拟器自行设计了太阳能热化学反应器,并建立了聚集辐照下反应器热性能数学模型。采用该模型计算并探究了太阳能模拟器功率、反应器内壁材料发射率、工作压力和进气速度对反应器内温度分布的影响规律。结果表明：增加太阳能模拟器功率以及反应器内壁面发射率将导致沿反应器中心线分布的温度升高;在同一进气速度下,随着工作压力的增加,沿反应器中心线分布的温度会升高;在同一工作压力下,随着进气速度的增加,沿反应器中心线分布的温度也会升高。该研究结果对反应器参数优化及其热应力分析具有一定的参考意义。     

关于锅炉SCR烟气脱硝反应器整流装置和烟道导流板采用流场模拟优化设计的探讨

SCR烟气脱硝反应器的性能主要取决于进入脱硝反应器内的NOx与NH_3的混合均匀度及混合气体在进入第1层催化剂前温度、速度分布的均匀性和烟气进入催化剂前流向角偏。以某燃煤锅炉烟气脱硝工程的SCR装置为研究对象,采用数值模拟方法研究反应器内烟气的流动分布,在此基础上,对导流板及整流格栅进行简化,在保证混合气体在进入第1层催化剂前流向角偏差小于10°,提高了脱硝反应器的性能,进一步优化了SCR反应器的运行。     

甲醇制取烃类燃料的实验研究

采用固定床反应器对不同温度和压力下甲醇制取烃类燃料进行了研究。催化剂选用沸石分子筛HZSM-5,Si/Al比为25;反应原料为甲醇水溶液(83%)。在体积空速为8h-1的条件下,研究了300、350、400、450℃及常压、1、1.5、2、2.5 MPa压力下甲醇的转化率、油相得率和气体得率。研究结果显示,反应的最佳温度为400℃、压力为2 MPa,在此条件下,甲醇转化率接近100%,油相得率最高。     

聚苯乙烯反应器流体传热特性及换热系统结构改进的数值研究

聚苯乙烯反应过程中物料的升温速率及温度分布影响产品的质量和生产效率，反应器的设计与改造必须考虑物料搅拌过程中的升温速度和温度分布问题。在役聚苯乙烯反应器存在升温速率较慢，温度分布不合理等问题。利用ANSYS／FLORTAN程序计算了反应器内物料的温度场，找出了在役聚苯乙烯反应器存在的问题，提出了设备的改造方案。实践表明，第二种方案的装置内物料的升温速率较快，温度分布均匀，且降低了能耗。     

内置多孔介质卷式反应器内甲烷富燃制氢的数值模拟

为了解甲烷在内置多孔介质卷式反应器内超绝热富燃制氢特性,采用计算流体力学与详细的化学反应机理相结合的方法,对甲烷在该反应器的富燃制氢过程进行了数值模拟,研究当量比和预混气体流速对燃烧区峰值温度、合成气组分和甲烷转化效率的影响,并和实验值进行对比。结果表明,多孔介质内甲烷的燃烧温度远超过其绝热火焰温度,实现了超绝热条件下富燃制氢;在研究范围内,甲烷-氢气的转化效率随当量比和气体流速的增大而增大,数值模拟结果与实验值基本吻合。     

高温高压条件下乙醇-空气-稀释气预混合气层流燃烧特性研究

利用定容燃烧弹和高速纹影摄像手段研究了不同初始压力、初始温度、气体稀释度和燃空当量比下乙醇-空气-稀释气预混层流燃烧特性的基础特征参数,如绝热火焰温度、层流燃烧速度、层流燃烧质量流量、层流燃烧火焰厚度和已燃气体Markstein长度。研究结果表明:在给定初始压力、初始温度和气体稀释度的情况下,绝热火焰温度、质量燃烧流量和层流燃烧速度的最大值均出现在当量比1.0～1.1,层流火焰厚度在当量比1.1处取得最小值;已燃气体Markstein长度随当量比的增加呈下降趋势;在给定当量比条件下,绝热火焰温度随初始压力、初始温度的增加而增加,随氮气稀释度的增加而降低;层流燃烧速度随初始压力和氮气稀释度增加而降低,随初始温度增加而增加;层流质量燃烧流量随初始压力和初始温度的增加而增加;随氮气稀释度增加而减小;层流火焰厚度和已燃气体Markstein长度随初始压力和初始温度的增加而减小,随氮气稀释度的增加而增加。     

典型SCR脱硝系统冷态模化试验研究

采用相似和模化理论,在BMCR工况下试验研究了两种典型SCR脱硝反应器内速度场的分布特点。试验结果表明:导流板和反应器结构共同影响反应器内速度分布的均匀性。对比垂直入口式和水平入口式反应器,前者各测试截面的速度标准偏差百分比Cv均小于后者;沿着气体的流动方向,两种反应器测试截面的Cv值均单调减小,另外,水平入口式反应器Cv变化幅度大于垂直入口式反应器Cv变化幅度。     

AP1000设计基准事故试验热冲击过程数值模拟

针对AP1000核电厂安全级设备鉴定设计基准事故(DBA)模拟试验第1s热冲击过程,构建了过热蒸汽由储汽罐充入试验仓的模型.利用Fluent流体计算软件对瞬态热冲击过程进行了数值模拟,得到试验系统内气体温度、压力、流速、组分质量分数瞬态变化过程及其空间分布状态.结果表明:超音速蒸汽射流进入试验仓,经挡板减速并改变方向,与仓内空气混合,同时压缩空气,使仓内介质温度和压力快速上升并达到要求值;试验仓内瞬态压力分布均匀,但温度分布取决于蒸汽的流动,随着蒸汽不断充满试验仓,1s后仓内温度分布趋于均匀;储汽罐释放高温高压过热蒸汽充入试验仓的工艺可以满足DBA试验第1s热冲击试验要求.     

热力参数对微尺度发动机燃烧特性影响机理分析

为了研究初始温度和压力对微尺度活塞式内燃机微燃烧特性的影响机理,采用层流有限速率模型和甲醇燃烧化学反应机理及动态网格技术,对其闭口热力系的瞬态预混层流燃烧过程进行动态多维仿真。结合化学反应机理温度敏感性分析和产物反应速率分析技术,从宏观和微观两个角度分析仿真结果,结果表明仿真结果与试验结果吻合较好。随着气体初始温度提高,自由活性基团浓度增加,以具有最大正温度敏感系数的反应为代表的基元反应速率增大,燃烧过程加快,缸内压力和温度增加。随着气体初始压力提高,由于H基竞争基元反应速率随压力增加的增加规律不同,使得部分曲轴转角下燃烧速率反而下降,缸内温度有所下降,但压力显著增加。从整体过程来看,燃烧速率随着初始压力的增大而增大。随着初始温度的增加,以具有最大生成排放物反应速率的反应为代表的基元反应速率增大,排放增加。     

二甲醚/液化石油气双燃料液滴蒸发特性的数值研究

以单一组分液滴在静止环境中的蒸发模型为基础,建立多组分液滴蒸发的折算数学模型,并以二甲醚(DME)/液化石油气(LPG)双燃料液滴作为研究对象,对其亚临界蒸发过程进行了详细的模拟研究。获得了各组分在不同环境温度和环境压力下液滴蒸发的湿球温度,以及组分摩尔分数变化时双组分液滴湿球温度的变化情况。考察了液滴中组分的初始摩尔分数、液滴初始温度、环境温度和压力及混合规则对蒸发过程的影响,结果表明:相同环境条件下,混合物的湿球温度随DME摩尔分数的增大而升高;液滴初始质量相同时,DME初始摩尔分数越大,蒸发的时间越长;初始质量及组分初始浓度一样的多组分液滴,初始温度越接近湿球温度,蒸发时间越短;环境压力越高,液滴湿球温度越高,气体混合物扩散系数越小,液滴生存期内加热期所占的比例明显增加,蒸发时间较长;使用混合规则二,蒸发时间较长。     

介质阻挡放电低温等离子体转化NO的数值模拟

为探索介质阻挡放电低温等离子体反应器转化NO的反应规律,利用CHEMKIN软件的PLASMA PFR模型,编制气相动力学文件及热动力学文件,进行数值模拟.研究了O2初始浓度、气体温度、气体流速等反应条件对反应过程和反应最终产物的影响,探讨了C2H4添加物对NO转化效率的影响.反应最终产物及敏感性分析表明,C2H4能较为有效地提高NO转化为NO2的效率.通过模拟结果和实验结果的对比分析,论证了PLASMA PFR模型模拟介质阻挡放电低温等离子体反应器转化NO的可行性.     

氢氧加湿燃烧的数值模拟

介绍了利用CHEMKIN 4.1软件中封闭的全混同性反应器模型模拟加湿情况下氢氧燃烧的方法,同时基于详细的氢氧燃烧化学反应动力学机理分析了初始反应温度、反应压力及水蒸气添加量等对氢氧燃烧的影响。模拟结果表明,初始反应温度、反应压力及水蒸气添加量等因素均会对氢氧燃烧的点火延迟时间和燃烧最高温度产生一定程度的影响,其中水蒸气添加量的变化对氢氧燃烧的最高温度及火焰传播速度的影响较为显著。这对后续在实验室中进行氢氧加湿燃烧研究可提供有益的指导。     

泥炭的气体化

美国气体技术研究所最近利用一高压反应器,在每平方米英寸三百磅压力的条件下将气化器的温度升高到摄氏830度,成功地将含水量达75％的泥炭进行气化。维持一定的时间,     

电站锅炉SCR烟气脱硝系统优化数值模拟

针对某电厂300MW锅炉的选择性催化还原(SCR)反应系统,采用计算流体力学软件对不同结构下SCR反应器的脱硝特性进行了数值模拟,分析了导流板布置对SCR反应器内流场分布均匀性的影响,研究了不同布置方案下SCR反应器内氨氮物质的量比(简称氨氮比)分布的规律.结果表明:烟道内无导流板时,SCR反应器内的流场和NH3体积分数分布严重不均,SCR反应器的脱硝效率较低,氨逃逸率较高;采用初始方案,SCR反应器内的流场改善较大,但是第一层催化剂入口处氨氮比分布偏差大于5%;采用最终方案,第一层催化剂入口处的速度偏差为3.84%,氨氮比分布偏差为3.79%,SCR反应器的脱硝效率达到83%,NH3逃逸率低于5×10-6.     

高温高压气井生产套管温度分布规律研究

井筒温度是油气井建井工程的重要参数,对于高温高压气井,实践证明在井中放置温度探测器来测量温度数据有一定的难度,同时也增加了作业成本。可采用准确率较高的数值分析手段对井筒内压力温度分布进行预测。以往的温度预测模型在确定气体参数时,很多情况下把井筒内的气体黏度认为是不变的,而实际上黏度是温度和压力的函数,尤其是在高温高压情况下,气体黏度在不同的井段是一个动态变化的量,通常只考虑低压情况,计算误差将很大,必须将温度和压力进行耦合分析,才能更加接近实际情况。为此,针对高温高压的特殊气井,考虑纵向传热和动态黏度变化,建立了更加完善的模型,对温度-压力进行耦合分析,采用双重循环方法来求解,内环求压力,外环求温度,对模型进行了验证及可靠性分析,并在此基础上进行参数敏感性分析。考虑了热量沿井筒的纵向传递和不同压力下气体黏度的变化对温度的影响,使井筒温度分布计算与实际更加吻合,所提出的温度分布计算模型以及相应的分析方法,为研究温度对套管接头密封和套管附加载荷的影响等提供了科学的基础数据。     

基板导热性能对平板微通道反应器中煤层气自热重整制氢的影响

联合使用可计算表面反应的化学反应动力学软件CHEMKIN4.0和CFD软件,对平板微通道反应器中Rh催化剂涂层上,煤层气自热重整制合成气过程进行数值分析计算,且从基板导热系数和基板厚度两个方向分析基板的导热性能对煤层气自热重整制氢性能及温度场分布的影响。计算结果表明:良好的基板导热性能可在保持甲烷转化率和产氢率基本不变的条件下,显著降低平板微通道中的"热点"温度,得到较为均匀的温度场分布,实现良好的热量管理。     

Cu-Ni/γ-Al2O3催化剂上二甲醚水蒸气重整制氢工艺条件的研究

采用沉积沉淀法制备了Cu-Ni/γ-Al2O3催化剂,在连续流动的固定床反应器内,进行了二甲醚水蒸气重整制氢反应的研究,考察了还原温度、反应温度、系统压力、气体空速以及催化剂的粒径大小等工艺条件对Cu-Ni/γ-Al2O3催化剂上二甲醚水蒸气重整制氢反应性能的影响。实验结果表明,较优的工艺条件为:催化剂还原温度为400℃,粒径为0.45～0.90mm,反应温度为350℃,常压,气体进料空速为3240mL.(gcat.h)-1。     

多孔介质气体润滑轴承气热耦合研究

考虑气体温度梯度对工质物性及轴承热稳定性的影响,以及润滑气体和多孔介质的传热耦合,在满足Darcy定律条件下三维求解雷诺方程,计算了轴承间隙和多孔介质中气体的压力及温度分布。分析了3个给定供给压力(0.5、0.65和0.8 MPa)、3种轴承偏心率(0.2、0.5、0.8)对轴承的承载能力、偏位角及润滑流量的影响,计算结果表明：在不同的轴偏心率下均存在有一段轴承最佳渗透系数范围,表征该范围承载能力最强;偏心率越大,轴承承载能力越高,最佳渗透系数区间也越明显;轴承压缩数越大承载能力也越高;间隙中温度分布不均匀导致轴承承载能力降低,通过调整压力和偏心率增加介质的润滑流量,及时导出摩擦产生热量降低间隙中气膜温度,可使轴承平衡稳定运行。