流动反应器内返混研究

以多釜串联模型为主体,采用示踪法.对不同搅拌速率和不同流体流量下四联釜流动反应器内的返混状况进行了测定,建立了该系统的数学模型.结果表明,搅拌速率及流体流量影响系统返混程度大小,在实际的生产过程中,可以通过调节上述2个可控制的因素,对反应的过程进行控制和调节,使反应向着最有利的方向发展.     

微型流化床反应器液相冷态进样停留时间分布模拟与实验

为了得出气、液相流量变化对微型流化床反应器液相停留时间的影响规律,借助Fluent软件对反应器内部流场进行数值模拟,得到其速度、压力分布特性和反应器出口液相浓度的变化曲线。采用示踪剂侧面脉冲进样法,实验测定了反应器中液相的停留时间分布。结果表明,气相流量和液相流量均对液相停留时间有明显的影响,气、液相流量为4¹0L/h时,液相平均停留时间可以控制在1.1110L/h时,液相平均停留时间可以控制在1.11¹.89s;气、液相流量的增加均会导致液相停留时间的减少,但气相流量对停留时间的影响要大于液相流量对液相停留时间的影响。数值模拟与实验数据对比分析发现二者结果吻合良好,模型可用。     

射流环流反应器中颗粒悬浮的数值模拟

为确定射流环流反应器中射流所能驱动的环流速度的大小,以此来确定催化剂颗粒的粒度。在二维轴对称假定下,采用雷诺应力模型(RSM)模拟考察了导流筒与反应器直径比(De/D)、反应器底部型式、射流口与导流筒下缘距离(Hn)的变化对环流流量与射流流量比(RQ)的影响,并结合离散相模型(DPM),模拟了不同几何结构,不同射流速度下,不同粒径催化剂颗粒的悬浮情况。研究表明,De/D为0.67时RQ最大,而不同底部型式和Hn下的RQ相差均低于3.6%,影响可以忽略;但反应器底部的锥形设计以及较低的Hn值有助于改善催化剂颗粒的悬浮状况;按给定的设备结构参数和物性参数,得出了低体积浓度(约0.1%)下实现催化剂完全悬浮于整个设备的临界射流速度(Vnc),建立了Vnc与催化剂颗粒粒径的关联式。通过模拟方法实现了催化剂粒径的设计、射流速度的选择和设备结构的优化。     

气固环流反应器内颗粒返混特性

采用光纤测量与数据处理方法,在不同操作条件下,对一套大型组合流化床燃烧器环流段内固体颗粒的局部返混及截面返混特性进行了测定. 结果表明,以颗粒局部返混比Rmix,L表征的局部返混特性规律为在环隙区的径向分布较均匀、而在其他区域(导流筒区、底部区和颗粒分流区)呈中心区小边壁区大的不均匀分布形态. 在环流反应器的整个流动区域内,Rmix,L变化范围为0~0.9,颗粒截面返混比Rmix,T变化范围为0.1~0.6.     

颗粒形状对包衣设备内药片颗粒运动特性影响的数值模拟

为研究颗粒形状对包衣设备内药片颗粒运动特性的影响,基于离散单元法及自行编写的喷雾区颗粒检测算法,采用数值模拟的方法对五种不同形状(棒状、长椭球、扁椭球、双凸形和球形)的药片颗粒在包衣设备内的运动行为规律进行了研究。分析了颗粒形状对颗粒系统的能量、床面颗粒平动速度、颗粒温度及颗粒流在喷雾区域停留时间的分布及其相对标准差的影响。结果表明,颗粒形状对颗粒的平均动能、颗粒床面速度、颗粒温度、喷雾区域停留时间分布及颗粒间包衣均匀性有重要影响。除双凸形颗粒系统外,对于其他四种形状的颗粒系统,随着颗粒球形度增大,颗粒系统具有的动能、床面速度和颗粒温度均呈减小趋势。除棒状颗粒系统外,对于其余四种形状的颗粒系统,随着颗粒球形度增大,颗粒系统在包衣喷雾区域内平均停留时间减小,平均停留时间的相对标准差增大,包衣均匀性变差。与球形颗粒系统相比,非球形颗粒系统的包衣均匀性更好;药片颗粒形状对包衣设备内颗粒运动特性及颗粒之间的包衣均匀性有重要影响。     

管式搅拌反应器停留时间分布的数值模拟

对一种新型管式搅拌反应器的停留时间分布(RTD)进行了实验研究,运用商业计算流体力学(CFD)软件FLUENT进行流场模拟及RTD计算,证实管式搅拌反应器的停留时间分布受搅拌转速及入口流量等因素影响,带搅拌装置的管式反应器适当增加转速能使RTD曲线变窄,改善流型和抑制返混;转速过大会使RTD曲线变宽,导致死区的产生,不利于反应器的混合.RTD曲线的数值模拟计算结果与实验结果基本稳合.     

全混流反应器内流动规律模拟研究

研究了一种接近全混流的小型气固相反应器,可以用于在实验室研究时需要实现全混流接触状态的气固相反应的研究.采用计算流体力学软件(CFD)进行模拟得到最优结构,其结构包括1个圆锥形反应器主体,4个连接在反应器主体底部的进料口,1个连接在反应器主体上部的出料口.气体从4个进料口进入,催化剂在流动过程中从中部掉落,形成气体水平...     

管式固定床反应器柱状颗粒床层流体流动模拟与实验研究

针对管式固定床反应器内管束数量多、规模大等特点,选取单个管束作为特征结构。对装填不同直径柱状颗粒的管束,采用程序坐标定位的方法,建立柱状颗粒床层的物理模型。采用DEM与CFD联合数值仿真方法,探究反应管内径与柱状颗粒的等比表面积球当量直径之比(管径比Di/dp)对柱状颗粒床层流体流动的影响,并建立单管固定床反应器试验台,采用差压测试方法进行实验研究。结果表明,当Di/dp由5.37增至12.75时,床层空隙率和流体分布均匀性均得到改善,壁面效应的影响由床层中心减弱到管壁。基于数值模拟及实验结果对Di/dp=12.75的柱状颗粒床层进行床层压降Ergun公式常系数修正,CFD模拟计算的结果与拟合公式吻合较好。研究结果能为固定床反应器压降预测提供参考。     

旋风分离器内颗粒运动规律的数值模拟

采用单颗粒动力学模型计算了旋风分离器内颗粒的运动轨迹。计算结果表明：进入旋风分离器的颗粒绝大多数在环形空间内就被甩向器壁；从入口上部进入的部分较小颗粒由于局部二次流作用而上升形成顶灰环；还有少量颗粒进入下部分离空间。在下部分离空间内，有灰斗返气夹带上来的颗粒，处于内旋流的颗粒则有可能随上升气流而逃逸，所以一定的分离空间高度有利用颗粒的二次再分离。     

卧式双轴自清洁反应器粘性体系停留时间分布

在粘性体系中以茜素红为示踪剂,采用紫外光测试技术研究了卧式双轴自清洁反应器中的停留时间分布(RTD),利用返混模型对实验条件下的RTD及返混系数进行了模拟计算,得到了返混系数与雷诺数的关联式。结果表明,反应器的RTD受物料流速、搅拌速率及物料粘度等因素的影响,体系粘度增加返混系数减小;在实验范围内,基于返混模型的计算结果与实验结果基本相符。     

Numerical Simulation of Macroscopic Mixing in a Rushton Impeller Stirred Tank

The macroscopic mixing in a stirred tank with different tracer injection locations, impeller speeds and impeller positions is simulated numerically by solving the transport equation of the tracer based on the whole flow field in the baffled tank with a Rushton disk turbine numerically resolved using the improved inner-outer iterative procedure. Predicted mixing time is compared well with the literature correlations. The predicted residence time distribution of the stirred tank is very close to the present experimental results. The effect of the installation of a draft tube on the mixing time and residence time distributions is addressed.     

下喷式环流反应器液相流动特性研究

液相停留时间分布分析用于下喷式环流反应器导流筒顶部区域、底部区域、环隙流体流动特性研究。分别将轴向扩散模型应用到各个区域,实验结果表明轴向扩散模型能较好的预测反应器内流体的停留时间分布。采用最小二乘法拟合实验响应曲线,得到模型方程参数。结果表明各个部分的Pe值均随液体喷射速度的增大而减小。导流筒顶部区域的Pe值变化范围为:25.4~6.6;导流筒底部区域的Pe值变化范围为:45.4~11.6;环隙的Pe值变化范围为:60.0~39.2。结果表明导流筒顶部区域返混最大,环隙区域接近于平推流。反应器混和时间随液体喷射速度的增大而减小,变化范围为:88.3~12.5 s。     

管式振荡流反应器的流动模式研究(Ⅰ)PIV和RTD实验研究

采用粒子成像可视化（PIV）技术研究了管式振荡流反应器（OFR）内的流场形态和混合特点,并采用脉冲进样法测定了OFR在不同振荡条件下的停留时间分布函数。实验结果表明,OFR的混合特性十分复杂,并随振荡强度的变化呈现出不同的特征。振荡强度较低时,振荡使得OFR径向混合加强,减少了滞留区,流体的流动趋于平推流;振荡强度较高时,腔室内布满数目、尺寸和位置不断变化的漩涡,使每个腔室趋向于全混,腔室问的返混增大。实验数据与多级串联全混釜模型的比较结果显示,OFR的混合特性远非简单流动模式模型所能表征。     

Simulation of Catalytic Combustion of Methane in a Monolith Honeycomb Reactor

1 INTRODUCTION Monolith honeycomb reactor plays an important role in catalytic combustion[1] such as combustion chambers for gas turbines used in power generation where methane is the main reactant. It contains hun-dreds of parallel channels that are often of the order of 1—2mm in diameter. The catalyst may be dispersed within a washcoat that is coated onto the surface of the channels[2] where catalytic combustion occurs. Com-pared to conventional gas-phase combustion, catalytic combusti…     

气相氧化反应器内错流射流场数值模拟

气相法制备颗粒材料的管式氧化反应器中 ,原料气通过管壁的开孔或环缝喷入反应器内与轴向流动的高温氧气流混合并反应 ,混合质量是决定颗粒产品质量的关键因素。采用k ε湍流模型对气体通过环缝喷入管内轴向气流形成的错流射流场进行了数值模拟 ,模拟结果与实验数据及有关文献进行了比较。结果表明 ,k ε湍流模型能较好地模拟管内错流射流流场的基本特征 ,可以用来预测气相氧化反应器内错流射流场的有关数值。     

热法磷酸塔内流动与燃烧过程的数值模拟

在全面考虑燃磷塔内燃的燃烧、湍流流动及辐射传热等物理机制的基础上,给出了燃烧塔内磷燃烧过程的数学模型和数值模拟方法。针对云南省磷化工中试基地所提供的燃磷塔的设计结构,进行了磷燃烧过程的数值模拟;模拟结果给出了燃磷塔内的速度场、温度场和各组分浓度场,所预报的壁面热流值与现场试验结果符合较好。     

回旋区内喷吹煤粉燃烧行为的数值模拟

建立了直吹管-风口-回旋区下部区域内气固流动、传热和煤粉燃烧的数学模型,基于实际高炉工艺参数,借助商业软件通过数值模拟的方法研究了煤粉粒度、鼓风含氧量和鼓风温度对煤粉燃尽率的影响. 结果表明,煤粉粒径由120 mm降低到70 mm,燃尽率提高35.928%;鼓风含氧量由21%增加到30%,燃尽率上升16.542%;而鼓风温度由1423 K增加到1498 K,燃尽率仅提高8.897%. 脱挥发分过程和氧气供应是决定燃尽率高低的两大因素. 此外,在研究变量对喷吹煤粉燃尽率的影响时,模拟区域应同时包含直吹管、风口和回旋区.     

Simulation of a Reverse Flow Reactor for the Catalytic Combustion of Lean Methane Emissions

This work is focused on the performance prediction of pilot scale catalytic reverse flow reactors used for combustion of lean methane-air mixtures. An unsteady one-dimensional heterogeneous model for t...