多相流搅拌反应器研究进展

综述了近五年冷态气液固三相搅拌反应器的研究成果,阐明近期研究热点已转为热态多相流搅拌反应器的流体力学行为。概述了热态气液两相体系中通气功率、混合时间、局部及总体气含率的研究结果。指出今后研究重点应为热态的固液悬浮、气液传质过程及其机理,同时说明用计算流体力学（CFD）对气液固三相搅拌反应器的数值模拟仍属起步阶段。     

气液固三相湍流流动的E/E/L模型与模拟

采用基于双流体模型与粒子分散模型相结合的方法 ,建立了一个用于描述气液固三相湍流流动的Eulerian/Eulerian/Lagrangian模型 (简称E/E/L模型 ) .在Euler坐标系中考虑了气液两相 ,利用双流体模型来表述气液两相的相互关系 ;同时在Lagrange坐标系中考察了颗粒的运动 ,并把颗粒对气液两相的影响耦合于双流体模型中 .以流化床内气液固三相湍流流动为例进行的数值模拟结果与实验结果吻合良好 .所提出的模型及其模拟具有很好的准确性和可靠性 ,为研究气液固三相湍流流动提供了一种新的途径     

桨叶类型对搅拌槽固液流动特性 影响的数值模拟研究

搅拌槽内固液两相的复杂流动一直是许多实验与数值模拟研究的课题之一,本文主要对3种安装不同类型桨叶的挡板搅拌槽进行了数值模拟研究:六斜叶开启涡轮(PBT6)、六直叶开启涡轮(FBT6)和Rushton涡轮(RT6)。数值模拟采用基于欧拉-欧拉方法的双流体模型和处理混合特性的标准k-ε湍流模型,并得出不同桨叶类型的模拟数据,分析并对比不同类型桨叶的固液流动特性,研究结果表明,PBT6产生轴向流,RT6和FBT6产生径向流,且RT6的搅拌性能优于FBT6。     

浸没板式膜生物反应器中流体运动的数值模拟

利用计算流体动力学（CFD）技术,以浸没板式膜生物反应器（MBR）中曝气槽内的流体为研究对象,将固相和液相视作“假想的均-混合相”,将气、液、固三相流简化为“气-液两相流”问题。选用FLUENT软件中的多项流Eulerian模型,对曝气槽的内部流场的流态进行了模拟分析。结果得到包括气液两相多个截面的速度场及局部气含率分布等信息。模拟结果显示浸没板式MBR具有较好的水力条件,在一定的曝气强度条件下,在获得较大的升流区上升流速的同时,也获得了较大的膜面剪切力;一定的曝气条件会在曝气槽中产生固定的影响微生物生长的缺氧区,通过改变曝气强度可以解决这一问题。以上模拟结果能够合理解释实际工况中存在的膜污染等现象,证明了CFD技术在膜生物反应器中应用的可行性。数值求解结果可以为MBR的实际工程设计提供理论依据。     

多相搅拌槽内宏观混合研究进展

多相搅拌槽反应器广泛应用于化工、冶金等过程工业中,而多相混合状态对于多相搅拌槽反应器的设计、优化和放大具有重要意义.混合时间是表征其宏观混合过程的一个重要参数.文中从实验和数值模拟二方面对多相搅拌槽反应器的液相混合时间研究进行综述,对气液、液固、液液、气液固4种体系的多相搅拌槽进行了分类总结,讨论了分散相、桨型、转速、...     

渣油加氢沸腾床的多相流流动特性模拟

采用欧拉-欧拉-欧拉三相流模型,对STRONG沸腾床渣油加氢反应器进行了二维冷模多相流动过程模拟。其中液-固相间作用力采用Syamlal-O’Brien模型,气-液相间作用力采用Schiller-naumann模型,忽略气固之间的作用力。由气含率、液含率、固含率云图随时间的变化,可以看出催化剂在气液两相的作用下,逐渐实现了流化;在三相分离器的作用下,气相、液相、固相实现了分离,气相富集在三相分离器上端,液相从侧出口流出,固相在流化床内实现了循环利用。同时模拟结果表明,三相分离器分离效果理想,但是在局部截面积较小和结构复杂地方会出现局部湍流,不利于分离的进行。     

气升式环流反应器数值模拟研究进展

气升式环流反应器是一种结构简单,传质、传热效率高的多相反应器,反应器性能受物性参数和结构参数的影响,由于两相和三相流的复杂性,使得其在工业化设计放大和应用过程中存在困难。论述了气升式环流反应器内相间作用力类别和计算模型,对应用于气升式环流反应器模拟计算的简化模型、两相流模型和k-ε湍流模型进行总结,在分析现阶段气液两相流理论的基础上,明确反应器内不同流动形态下相间作用力、气泡的分散机理、气泡对湍流的影响、流动模拟模型的选取标准,能有效提高气升式环流反应器模拟的准确性及模型的普适性,为反应器的设计放大及传质模拟计算提供更加可靠的理论依据。     

固体颗粒对三相气升式环流反应器流动特性的影响

将液相视为连续相,气相和固相视为分散相,同时考虑各相之间的相互作用,结合气液固三相流体的动力学理论,建立气液固三相环流反应器三流体湍流流动的Eulerian模型.采用计算模拟软件Fluent对三相环流反应器的流动状况进行模拟,考察表观气速、固含率、颗粒大小对反应器的气含率以及液体流动速度的影响.模拟结果较好地解释了气升式环流反应器内的三相流体行为,模型与实验结果较好地吻合,表明了模型的可行性.     

天然气水合物输送管道气液固三相流运动特性分析

气液固三相流动是多相流体力学中非常重要和难以解决的问题之一。目前对于多相流的研究,重点还在于两相流,对三相湍流流动正在开展和进行中。在气液两相流流动的基础上,增加天然气水合物固相。分析固相的加入对流体压力、密度、体积等参数产生的影响,使天然气水合物的研究更加深入。在气液固三相流模拟中,通过改变天然气固体颗粒直径、密度来研究天然气水合物三相流体参数的变化,而三相流体参数的变化反过来又会影响天然气水合物的颗粒直径,在实际开发中难以达到的情况下,利用数值模拟可以具体反映二者的变化关系,为以后天然气水合物的开发提供了更精确的数值及合适的开采方案。     

小型提升管反应器流动-反应耦合模拟

在提升管气固两相湍流流动模型和重油反应动力学集总模型的基础上,利用Fluent软件建立了催化裂化提升管反应器气固两相流动与反应耦合模型,对实验室小型提升管反应器进行了数值模拟,考察了气固两相的流动、传热、传质与反应过程。结果表明,提升管反应器内气固两相在轴向和径向的流动、传热与反应的分布不均匀。在入口附近。原料和催化剂温度变化显著,各组分的浓度变化剧烈,在提升管上部,变化平缓。反应器出口各组分质量分数的模拟值和实验值基本吻合。说明该模型对提升管反应器出口参数和反应结果具有较好的预测性。     

三相流化床反应器流体流动的数值模拟

从最早的一维分散模型到目前普遍应用于气液固三相流流态化的二维双流体模型以及气液固三流体模型 ,该文对气液固三相流流动的模拟理论作了综述。对三相流化床反应器的设计和预测放大起着直接指导作用     

催化裂化提升管反应器模型的建立

工业催化裂化提升管反应器内既存在着气固两相的湍流流动,又存在着传热和裂化反应,而且这些过程是相互影响,高度耦合在一起的。本文全面系统地考虑湍流气因两相流动,传质,传热及反应等复杂因素及其相互影响,建立了催化裂化提升管反应器三维气固两相流动反应模型,形成了相应的数值解法,编制了大型的模拟计算程序。由此可对工业催化裂化提升管反应器内湍流气固两相流动进行系统的数值模拟研究。     

气(汽)-液-固三相流研究进展

纵观气 -液 -固三相流研究进展 ,大体上出现了三种趋势 :(1 )为实际应用而开发新型的三相循环流化床 ;(2 )对床内的汽泡行为和粒子行为进行基础研究 ;(3 )以计算流体力学和气液、气固以及固固相间流体力学理论为基础 ,依靠计算机模拟来进行设计优化和放大服务     

搅拌槽内桨叶安装高度的数值模拟

采用CFD软件对搅拌槽内的气、液、固三相流动状态进行了数值模拟,桨型采用的是六直叶圆盘涡轮桨,具体从桨叶安装高度进行细致的数值分析,得出能够获得槽内良好固液悬浮性能下的最优化结构,并和标准搅拌槽进行对比,本研究为工业中搅拌槽的结构优化和放大提供了理论基础。     

鼓泡塔反应器内两相流动态模拟研究

采用双流体模型以及考虑气相影响的湍流模型,对矩形鼓泡反应器中气液两相流行为进行了两维和三维数值模拟.结果表明,两维模拟不能准确预测气液两相流动态行为,而三维数值模拟则能准确模拟两相流动态行为.通过比较湍流粘度,发现两维模拟所得湍流粘度要比三维模拟高一个数量级.比较了三维模拟中湍流模型对模拟结果的影响.发现RNGK-E模型所模拟的气泡流摆动周期明显小于K-E模型的模拟结果,模拟结果更接近实验结果.考察了升力和虚拟质量力在多相流动态行为模拟中的作用,发现它们对模拟结果产生不同程度的影响,其中升力的影响比虚拟质量力的影响显著.     

多层新型桨搅拌槽内气-液两相流动的实验与数值模拟

对三层新型组合桨气-液两相搅拌槽内的流体流动进行了实验研究,并采用计算流体力学(CFD)的方法对气-液两相搅拌槽的通气搅拌功率、流场、局部气含率及总体气含率进行了数值模拟,数值模拟采用了欧拉-欧拉方法,数值模拟结果与实验值吻合良好,同时考察了通气流量和搅拌转速对通气搅拌功率和气含率的影响规律. 研究结果表明,欧拉-欧拉方法能较好地模拟搅拌槽内气-液两相流的流动状况.     

湍流气固两相流动状况的数值模拟

应用已建立的提升管反应器固两相流动反应模型,对工业催化裂化提升管反应器内在有传热及裂化反应时的湍流气固两相流动进行了数值模拟,得到了气固两相湍充动状况的详细信息,揭示了提升管内部有反应和传热时气固两相湍流流动的基本特征。模拟结果表明,在轴向,径向和圆周方向都存在着流动,湍能与率剂颗粒浓度的不均匀分布,进料段内的流动是整个反应器最复杂的部分。工业提升管反应器内这一复杂的气固两相湍流流动必将对传热和裂     

气液固流化床流动介尺度模型研究进展

气液固流化床是一类重要的多相反应器,在化工及相关过程工业中有着广泛的应用。然而,由于对该类反应器内复杂的多相流动结构的定量描述十分有限,目前其设计和放大仍主要依赖经验,致使放大成功率低,反应结果达不到预期效果。因此,建立和完善气液固流化床内的三相流动机理模型,是实现该类反应器科学设计和放大的关键环节。对气液固流化床内的三相流动机理模型的研究进展进行了分析,着重总结了三相流动介尺度机理模型研究的新进展,并指出了存在的问题和进一步研究的方向,希望为该类反应器的基础研究和工业应用提供参考。     

半弧面斜叶桨的流体力学性能与氧传质特性

氧传质系数是气液搅拌反应器设计的关键参数,研究新型搅拌桨的氧传质性能对气液两相搅拌反应器的强化有着重要的意义。本文实验研究了气体分布器、搅拌转速、气量对氧传质系数、搅拌功耗及气含率的影响,结果表明,氧传质系数随搅拌转速和气量的增加而增加;并建立了氧传质系数与搅拌功耗和表观气速的经验公式,为进一步放大应用提供了基础。采用欧拉-欧拉多相流模型及群体平衡模型对半弧面新型斜叶桨进行了计算流体力学（CFD）数值模拟研究,模拟研究了不同结构、搅拌转速、气量下的流体力学性能和氧传质系数,模拟计算结果与实验值的相对偏差在20%以内;这为研究这一半弧面新型斜叶桨提供了一种可靠的数值模拟方法;优化了半弧面新型斜叶桨的结构,提高了搅拌釜的氧传质效率。     

内置强化循环元件的多相反应器传质特性研究

提出了一种多级导流筒的强化循环元件,研究了强化循环元件对气液固三相搅拌槽反应器内气液传质特性的影响,同时提出了比气液体积传质速率的概念,综合评价了搅拌转速、固含量以及通气速率对多相反应器内传质特性的影响,自此基础上,建立了比气液体积传质速率的经验公式,为反应器的工业放大提供了理论依据。