双层改进型Inter-Mig桨对带内盘管搅拌釜内流场性能影响

在内径D=500 mm的带内盘管搅拌釜内,对装备双层改进型Inter-Mig桨的搅拌釜内流场进行了研究。通过实验对比不同转速下的搅拌轴功率,得到功率准数N_p与雷诺数Re的关系,确定可以将搅拌轴扭矩作为数值模拟的收敛判据来验证模拟值的可靠性。通过数值模拟考察不同桨叶间距和离底高度对带内盘管搅拌釜内流场速度及湍动分布的影响。实验及数值模拟结果表明,搅拌轴扭矩可以作为验证双层改进型Inter-Mig桨数值模拟的收敛判据,使用内盘管可以降低湍流临界点的雷诺数,内盘管的设置对下层浆叶离底高度的影响不明显,而对浆叶层间距的影响显著,起到了导流的作用。     

连续搅拌釜流场数值模拟及停留时间分布

连续流动搅拌釜广泛应用化工生产过程,本文采用CFD软件对间歇流场和连续流动单层及双层直六叶涡轮搅拌釜的三维流场进行了数值模拟,使用脉冲法对相应的搅拌釜内液体的停留时间分布(RTD)进行了测定,并通过对比方差讨论了搅拌桨转速及流量对流体流动状态的影响。     

底部对数螺线挡板搅拌釜LDV实验和数值模拟

利用LDV实验与CFD数值模拟方法,研究了采用底部对数螺线挡板搅拌釜的流场特性,并与采用传统侧壁直立挡板和底部十字型挡板搅拌釜的流场进行了对比。结果表明:采用底部对数螺线挡板搅拌釜流场CFD数值模拟结果与LDV实验验证结果数值相近,吻合度高;采用底部对数螺线挡板的搅拌釜流场在轴向混合上得到强化;混合均匀所需时间明显缩短;搅拌功率较采用底部十字型挡板搅拌釜略有提高,但比采用传统侧壁直立挡板搅拌釜大大降低。     

基于FLUENT搅拌釜底部回流区的数值模拟研究

针对搅拌釜底部的回流区内液体流速较低,容易造成物料堆积,不宜进行物料混合的问题,采用稳态数值模拟方法研究了该回流区的内部流场与形状结构,据此设计1个诱导锥,对比分析了在搅拌釜底部回流区安装诱导锥前、后的混合效果与流场。模拟结果表明:随着搅拌的进行,搅拌釜底部物料聚集越来越多直至达到一稳定值,该稳定值明显高于混合均匀时碳酸钙颗粒体积分数的理论值,使物料在釜内难以均匀分布;在搅拌釜底部加入诱导锥能够明显加快釜内物料的混合,缩短混合时间;诱导锥能减小回流区,增大釜内主流循环区域与主流循环液体的轴向流速和湍流强度,从而增强混合效果。     

立式双桨搅拌槽内液-液分散特性的CFD-PBM模拟

将破碎核函数应用于群体平衡模型（PBM）中，并与计算流体力学（CFD）方法进行耦合，开展了不同类型搅拌桨组合下搅拌槽内液滴尺寸分布和液-液分散特性的模拟研究。结果表明：推进桨（TXL）可促进流体的轴向混合，涡轮桨（RT）有利于流体分散，不同搅拌桨组合下的流场特征存在显著的差异；相同转速下抽吸桨（PM)+TXL组合桨拥有较小的功率消耗，而RT+RT组合桨的功率消耗较大；挡板的存在能够有效促进液滴破碎，且挡板对PM+RT组合桨搅拌下分散性能的影响显著大于另外两种搅拌桨组合。基于本研究结果，在双层桨搅拌槽的工业应用中，应首先考虑挡板的应用，在对液滴分散性能要求较小时，应优选带轴流型的PM+TXL组合桨；在对液滴分散性能有较高的要求时，应优选带档板的PM+RT组合桨。     

拟薄水铝石工业生产中搅拌反应釜放大研究

针对工业生产装置扩能时，搅拌反应釜放大效应影响产品性质的问题，采用计算流体力学(CFD)软件Fluent对NaAlO₂-Al₂(SO₄)₃法生产拟薄水铝石实验室小型反应釜、工业一倍体积反应釜和二倍体积反应釜3种规模的反应釜进行数值模拟。在实验室小型反应釜上考察了物料流变性、宏观混合时间和反应釜高径比的影响，结合试验结果和反应机理分析发现，为获得大孔体积的拟薄水铝石产品，反应釜中流型需保证加料处的快速混合，并保证加料处的高过饱和度以及釜下部的较低过饱和度。模拟计算结果表明，工业一倍体积反应釜内没有形成加料处强混合和釜下部的局部快速循环，二倍体积反应釜内形成了加料处强混合和釜下部的局部快速循环。工业生产结果表明，二倍体积反应釜所得产品的孔体积优于一倍体积反应釜。进而，在进行四倍体积反应釜的放大时，以二倍体积反应釜的流场特征为基础，通过数值模拟方法对四倍体积反应釜的高径比、搅拌器形状和大小、釜体结构以及挡板安装方式等参数进行优化，计算出四倍体积反应釜及其内构件的尺寸，并据此设计制造了四倍体积反应釜，并在中...     

指状挡板对轴流式搅拌釜内固液悬浮影响的数值模拟

采用数值模拟的方法研究对比了轴流式搪玻璃搅拌釜内两种不同挡板(法兰挡板和指状挡板)下的固液悬浮特性。模拟结果表明,指状挡板增强釜底的流体流动,是更有利于固液悬浮的挡板形式,且其指状部分有引导流体流动的作用,使流场流动更加"紊乱",强化了流场混合效果。固含量较高时,指状挡板的强化流场作用更加明显;固含量较低时,固体颗粒的密度对固液悬浮和流场混合的影响较大。随着颗粒密度的增大,安装常规的搅拌釜釜底固相沉积体积分数增大,安装指状挡板的搅拌釜的混合时间延长。     

机械式粉体混合机内颗粒破碎数值模拟

为了研究机械式粉体混合机内颗粒破碎特性,采用离散单元法仿真软件对机械式粉体混合机内部颗粒物料的破碎过程进行数值模拟,分析其在混合过程中不同时刻的颗粒破损情况以及混合腔体的应力分布,结果表明:颗粒的破损主要是因为高速转动的底部搅拌桨和高速飞刀直接作用于颗粒群,颗粒群瞬间受到很高的冲击力,造成严重的冲击粉碎。颗粒破损严重区域,主要是底部搅拌桨周围区域以及顶部高速飞刀附近区域。     

搅拌釜搅拌桨-稳定器结构的参数优化

采用带稳定器的搅拌桨实验装置及正交实验方法 ,分析和确定了釜内各因素对流体水平力的影响大小 ;经回归分析 ,找出了轴挠度与影响挠度的因素之间的关系式。由实测轴挠度的正交实验结果可知 :( 1)搅拌桨加装稳定器后 ,稳定器产生阻尼 ,能减小搅拌轴轴端挠度 ,抵消釜内流体部分水平力 ,起到稳定作用 ;( 2 )搅拌釜内的流体水平力可用搅拌轴挠度表示 ,设计搅拌釜时不必测量和计算水平力的大小 ,只须按回归公式计算轴下端的挠度 ,控制此挠度满足我国现行有关标准、规定和规范即可。挠度回归公式把不易测定的水平力问题转化为能较方便测定的挠度问题 ,为今后搅拌釜搅拌轴的便捷设计提供了理论依据     

错位六弯叶桨搅拌假塑性流体流场特性数值模拟

利用计算流体力学方法,以质量分数为1.25%假塑性流体黄原胶水溶液为研究对象,分别对错位六弯叶桨和六弯叶桨的搅拌流场特性进行了数值模拟,并做了对比分析,探讨了流场结构和时均速度分布的变化。数值模拟及分析结果表明,错位桨流场呈现不对称结构形式,从而可有效消除混合隔离区,提高混合效率;错位桨在径向速度和轴向速度分布方面均优于六弯叶桨,其速度峰值明显提高,搅动范围也显著增大,体现出了错位六弯叶桨的优势,是一种值得推广的搅拌器形式。     

费托合成搅拌釜气含率的冷模实验与CFD模拟

为解决费托合成实验室气-液搅拌釜相分散的问题,冷模实验以轻柴油-空气为工作介质模拟费托合成工况。采用化学刻蚀法制备的光纤探针,考察不同表观气速、搅拌转速及气体分布器结构的搅拌釜内气含率分布。同时,采用双流体模型和标准k-ε湍流模型,对搅拌釜流场进行数值模拟。结果表明:局部气含率随表观气速增大而增大、随搅拌转速增大而增大;改进入口气体分布器对气体均匀分布的作用明显;改变釜体结构可以有效地改善釜底物相分散。     

乙烷-丙烷混合裂解反应机理的二维模拟

利用FLUENT软件构建乙烷-丙烷混合裂解反应一维模型和二维模型，分别模拟反应管物料径向流速、温度、浓度分布及自由基浓度分布对乙烷-丙烷混合裂解过程的影响。结果表明：传递过程与裂解过程有耦合作用，径向扩散过程使烷烃裂解温度降低；二维模拟时CH₄和C₂H₄浓度比一维模拟时高，而H₂,C₂H₆,C₃H₆浓度略低；乙烷-丙烷混合裂解主要由丙烷断链实现链引发，乙烷与丙烷共同参与链传递过程；乙烷-丙烷混合裂解时体系中存在H·,CH₃·,C₂H₅·,i-C₃H₇·,n-C₃H₇·自由基，C₂H₅·,i-C₃H₇·,n-C₃H₇·自由基的浓度需要...     

首釜搅拌底桨和B进料位置改造产生的效果

根据冷模优化实验结果，聚合首釜搅拌底桨由双螺带式改为四叶框式，催化剂B由微偏心位置改为偏心位置进料。在生产中应用后，聚合釜中单体、溶剂和催化剂的混合分散更均匀，最终降低了催化剂的用量，橡胶的内在质量得到改善，在原料质量下降时，可稳定聚合反应。     

直叶涡轮搅拌槽中流场的数值模拟

以PY型直叶涡轮搅拌槽为原型建立数值模拟模型 ,通过计算机流体动力学方法对其流场进行分析研究。数值模拟结果和激光多普勒测速实验数据吻合较好。对实际操作条件下高粘度流体在搅拌槽中的流场模拟表明 ,搅拌叶轮位置、转速以及物料性质等因素对流场的分布影响较大     

直叶涡轮及斜四叶桨搅拌槽层流流场的数值分析

采用计算流体力学(CFD)的方法,对直叶圆盘涡轮桨（Rushton）和斜四叶桨（PBT）搅拌槽流场进行研究。利用Laminar层流模型对其在甘油中产生的流场进行数值计算,得到四种形式的搅拌桨以恒定转速200 r/min在搅拌槽内转动时所产生的流场结构,对比分析轴向、径向和切向的速度矢量图、速度云图以及速度分布曲线,比较所需的搅拌功率。结果表明,Rushton桨的搅拌效果优于PBT斜四叶桨,但能量损耗较高;不同倾角的斜四叶桨具有类似的流动特性。     

机械搅拌反应釜的冷模实验放大设计

通过冷模实验为机械搅拌反应釜的工业放大设计提供补充性依据及工业搅拌釜的放大设计的主要过程及结果。对低粘度牛顿流体中的液液混合和固液悬浮过程,用双层折叶桨(上桨3IBT(24°),d=0.4D;下桨6IBT(45°),d=0.4D较合适,工业釜转速120rpm即能满足要求。相近结构、物系和工艺过程的工业釜的应用表明、折叶桨的性能优良,经类比分析认为本设计是合理的。     

双层侧进式搅拌槽内流场特性数值模拟

采用计算流体动力学方法对烟气脱硫过程中吸收塔浆液池的流场特性进行了数值模拟研究,分析了相同转速下双层侧进式搅拌器安装水平偏角θ、竖直偏角φ、离底高度C_1和层间距C_2对搅拌槽内流场的影响。模拟结果表明,安装双层侧进式搅拌器能够增强流体的上下流动,在θ=5°、φ=10°、C_1=0.13 m和C_2=0.5 m时搅拌槽内流场分布相对较好。模拟计算出的搅拌器功率准数N_p与理论公式计算值相比最大误差为3.1%,验证了数值模拟方法的准确性。研究结果可为该类搅拌槽的设计和优化提供参考。     

单层桨气液搅拌釜的气液分散特性

在计算流体力学数值模拟的基础上,对单层桨气液搅拌釜的气液分散特性进行研究。考察进气方式、介质黏度和单位体积功耗对气含率及功耗性能的影响。实验结果表明,气含率随介质黏度的增大而减小;在相同的单位体积功耗时,自吸分散的气含率高于表面充气分散的气含率;与表面充气分散相比,自吸分散的单位体积功耗和功率准数均低;与标准搅拌釜相比,单层桨气液搅拌釜的气含率分布均匀,气液分散效果更好,单位体积功耗低,达到相同分散效果时的搅拌转速低。     

天然气液化过程中重烃组分脱除工艺设计及应用

天然气液化前需对原料气进行净化处理，脱除其中的CO₂、H₂O、H₂S和重烃(C₅及以上烃类，简写为“C₅₊”)组分等，防止以上组分在液化段冻结形成固体，堵塞管道和设备。以西部某液化天然气(LNG)工厂为例，针对该厂管道原料天然气C₅₊组分变化波动大、含量(物质的量分数，下同)高的情况，在对原料天然气组分检测分析的基础上，对原C₅₊组分脱除工艺进行了改造设计，采用Aspen Hysys软件对设计的C₅₊组分脱除新工艺进行了模拟计算并应用于生产，最后对生产中净化处理后的天然气组分进行了检测分析。结果表明，低温冷凝预分离+高性能活性炭吸附组合的C₅₊组分脱除工艺理论上可行，在保证天然气C₅₊组分满足液化过程要求的情况下，最大限度的保留了C₂～C₄组分不被脱除，提高了LNG的热值。模拟结果中脱除C₅₊组分后的天然...     

东海盆地西湖凹陷古近系煤的生烃动力学

通过高温高压封闭体系条件下的热模拟实验和生烃动力学模拟分析,获得了西湖凹陷古近系平湖组和花港组煤生成气态烃的产率及其动力学参数。结合古地温演化史和热演化史恢复了西湖凹陷西部斜坡带、西次凹及中央构造带的古近系平湖组和花港组煤的生烃演化历史,并基于预测的镜质体反射率(R_o)建立了研究区煤的生气演化模式。研究结果表明,西湖凹陷煤所生成的天然气以甲烷(C₁)为主,重烃气(C₂—C₅)较少,C₁和总气态烃(C₁—C₅)的产率增长速率在煤的高成熟阶段(1.10%≤R_o<2.20%)最大,在成熟阶段(0.50%≤R_o<1.10%)次之,在过成熟阶段(R_o≥2.20%)最小,且含碳原子个数不同的重烃气(C₂、C₃、C₄和C₅)的主裂解期不同。在西湖凹陷煤的生烃演化过程中,西部斜坡带平湖组...