轴向流固定床反应器内渗流问题的数值计算

根据轴向流固定床反应器内混合气体的流动特性，建立可压缩流体的渗流基本方程组，并采用半人工瞬变法，对轴向流固定床反应器内通过多孔介质的流动问题进行数值计算．     

固定床反应器内化学反应渗流场的基本方程组

通过对固定床反应器内气体的化学反应过程、渗流流动过程、传热传质过程的分析与耦合，得到化学反应渗流场的基本方程组，详细推导了带有化学反应的渗流流动的能量方程，并对能量方程中各项进行说明，以氨的合成反应为例，写出了化学动力学各方程的具体形式。     

径向流固定床反应器内流动规律的数值模拟

采用计算流体力学方法,从计算流体力学的基本方程出发,引入孔隙率和阻力系数,建立径向固定床反应器内流体流动的数学模型.在计算流体力学商业软件FLUENT6.1上,对4种流动类型径向流固定床反应器内流场进行了数值模拟研究,得到了固定床反应器内详细的速度和压力分布情况.模拟结果表明,在径向流固定床反应器中,在床层阻力作用下,大部分气体沿径向方向流过床层,在床层中部速度分布比较均匀.4种流动类型反应器中,离心流动优于向心流动,离心Π型优于离心Z型;向心Z型反应器内流体流动的轴向分布最不均匀,其次为向心Π型、离心Z型和离心Π型,离心Π型反应器中流体流动分布最均匀.     

固定床内传热参数的估算

本文采用模拟平板弯曲变形的曲面样条函数表达温度分布函数,由此建立一种在固定床反应器内由实验数据推算传热参数的算法,并求出一个温度分布函数。线性方程组的求解采用全主元高斯消去法,目标函数的求解采用单纯形法。本方法计算结果可靠,与文献值符合良好,此法还具有算法稳定,对初值要求不高等优点。     

乙炔氢氯化固定床反应器的模拟分析

根据对乙炔氢氯化反应动力学以及工业装置实际运行状况的分析,建立固定床反应器拟均相二维有效扩散数学模型.结合中试经验数据,采用Crank-Nicholson方法求解方程并对工业固定床反应器进行模拟计算.模拟结果显示,计算所得固定床内温度和转化率分布与工业数据相符.利用模型计算结果分析发现,当催化剂活性水平较低时,乙炔空速和催化剂活性对反应结果有较大影响,将两者进行关联,可以建立不同催化剂活性水平下的最佳乙炔空速计算公式.通过对工业条件下不同管壁温度和不同反应管尺寸的模拟分析,可知现在工业上设置的管壁温度98 ℃和反应管尺寸51 mm×3.5 mm都是合理的.     

列管式固定床反应器的设计探讨

针对列管式固定床反应器存在传热和温控问题的技术难点,设计和分析了小型反应器环形集成多通道入出口,大型反应器环形槽入出口的结构和特点;提出球形催化剂在催化剂更换时优于圆柱形催化剂的理论分析;给出反应管内支托催化剂的复合弹簧的设计实例和设计指标。     

氯乙烯固定床反应器模拟分析

本文对放热较大的氯乙烯固定床反应器进行了模拟分析。认为:用惰性载体稀释催化剂,改变催化剂活性,可使反应管轴向温度分布趋于合理,从而提高设备的生产能力;根据轴向温度分布,改变床层的换热条件,以控制床层各段的反应速度;随催化剂的逐渐失活,调节原料入口温度,可调整床层内的热点位置。     

甲缩醛氧化制甲醛固定床反应器的数学模拟

依据甲缩醛氧化制甲醛的宏观动力学模型和固定床拟均相二维模型，采用正交配置法模拟固定床单管反应器，模拟结果与试验数据基本一致，表明该反应器数学模型具有一可靠性和实用性，用此模型进一步考察了主要操作条件，催化剂稀释比和床层稀释长度对甲醛收率和热点温度的影响，为该过程的工业放大和反应器设计提供了依据。     

发酵罐中新型轴向流搅拌桨的冷模试验

研究设计了两种轴向流搅拌桨,在小型发酵罐中,通过水和ＣＭＣ介质,对两种轴向流搅拌桨进行冷模实验,研究了两者的混合,传质与功率消耗的性能,并与径向流桨进行了比较。结果表明：轴向流搅拌桨较之径向流桨,在各介质中的混合性能,传质效果和功率消耗等方面均有明显的改善。     

固定床反应器的计算机仿真系统

利用分层次的反应器建模思想,建立了固定床反应器的二维非均相模型,并在此基础上实现了计算机仿真系统．仿真结果表明,对于强放热反应体系,采用二维非均相模型进行反应器的设计和优化要好于二维拟均相等模型．     

单晶硅化学气相沉积反应器流场初探

对单晶硅化学气相沉积(CVD)反应器在沉积过程中的流场进行了初步分析.通过数值求解三维层流 Navier-Stokes方程,研究了反应器内浮力效应所引起的流场对称性破坏.结果表明,由于存在浮力效应,轴对称 几何体中也会发生非轴对称流场分布,从而影响单晶硅的均匀生长.     

渗流的连续介质模型和基本方程的分析

在流体力学的流体连续介质模型的基础上，引进渗流体质点的概念，建立了一种新的渗流体连续介质模型．从新的连续介质模型出发，导出不可压缩牛顿流体在各向同性多孔介质中流动的渗流基本方程．     

充满多孔介质的变截面圆管内流体流动分析

写出了多孔介质内不可压缩流体流动的基本方程组,利用流线迭代法对充满多孔介质的变截面圆管内的流体的流动进行数值计算,并通过算例对充满多孔介质管理中的流动情况进行分析。     

多孔介质内部大圆球绕流的分析

对多孔介质内部大圆球绕流问题进行理论分析．首先根据基本假设写出简化的基本方程组，然后求出多孔介质内部大圆球绕流问题的解析解，最后对解析解进行分析和讨论．     

双循环厌氧反应器的流动及传热研究

生物反应器是整个生物反应过程的关键设备.针对厌氧反应过程的特点,提出了既有内循环系统,又有外循环系统的厌氧反应器新思路.介绍了该反应器的结构、流动实验和传热实验.实验结果表明,流动稳定后,外循环流量在400～1450L·h-1范围内时,反应器的内循环液速随外循环流量增大呈指数增长,当采用夹套换热,外循环流量在0～1300L·h-1范围内,冷却水流量在250～750L·h-1范围内时,传热系数随外循环流量或冷却水流量的增加而线性增大.     

颗粒堆积多孔介质内幂律流体的流动阻力特性

为深入研究幂律型非牛顿流体在均匀球颗粒堆积多孔介质内流动的阻力特性,基于经典Carman-Kozeny-Blake模型及孔喉通道模型,提出一个新的预测模型.针对幂律流体的流变特性,利用平均水力半径理论,得到了于迂曲度、孔隙率、孔喉比、颗粒直径及幂律指数等重要参数修正的Ergun型方程表达式,且方程中的系数表达式A、B等各物理量都有明确的物理意义.对所建模型与文献中的理论模型及实验数据关联式比较的结果表明,新模型在一定流态区间内的阻力预测值与文献吻合较好.给出了幂律流体的临界雷诺数、修正渗透率及惯性系数的关联式.     

直吸式太阳能热化学反应器内工质流动特性的数值模拟

采用CFD软件,选用离散相追踪模型对直吸式太阳能热化学反应器内悬浮粒子系的运动轨迹进行三维数值模拟,从而得到反应器内离散颗粒相的运动轨迹.对比不同进口速度下反应器内的粒子轨迹可知,反应器存在一个最佳进口速度,使悬浮粒子系在反应器内达到较好的悬浮流动状态.通过分析模拟结果,在采用粒径为0.5μm,密度为550 g/m3的炭黑颗粒的情况下,理论研究所采用的反应器的最佳进口速度为2 m/s.