管式振荡流反应器的流动模式研究（）高振荡强度下的流动模型和模拟

根据高振荡强度下的粒子成像流场可视化实验结果，在分析振荡流场中漩涡结构特征的基础上，提出用带有二次流区的全混腔室和室间返混的多釜串联模型来表征高振荡强度下的管式振荡流反应器流动特性。根据停留时间分布实验结果，运用小生境遗传算法优化求解模型参数与振荡参数之间的定量关系。模拟计算表明，优化后的模型给出的停留时间分布曲线与实验结果吻合良好。     

管式振荡流反应器的流动模式研究 (II)高振荡强度下的流动模型和模拟

根据高振荡强度下的粒子成像流场可视化实验结果,在分析振荡流场中漩涡结构特征的基础上,提出用带有二次流区的全混腔室和室间返混的多釜串联模型来表征高振荡强度下的管式振荡流反应器流动特性。根据停留时间分布实验结果,运用小生境遗传算法优化求解模型参数与振荡参数之间的定量关系。模拟计算表明,优化后的模型给出的停留时间分布曲线与实验结果吻合良好。     

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。     

振荡流反应器的物料停留时间分布模型研究

提出了一个基于马尔柯夫链（Markov chains）的考虑腔室间返混的振荡流反应器物料停留时间分布模型。通过对在内径50mm,长1．95m的振荡流反应器进行的理想脉冲示踪试验数据的统计分析,给出了模型的唯一参数回流比R的经验计算公式。发现在试验条件下,存在一个与最小回流比R相对应的振荡条件。这振荡条件可表示为振荡流雷诺数（Reo）与净流雷诺数（Ren）的比值ζ,其范围为1．6〈ζ〈2．5。     

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.     

泰勒流反应器的流动及反应特性

利用由静态混合器、喷嘴和分气盒组成的新型布气装置在搅拌釜式反应器中诱导生成泰勒流,对反应器流动特性及反应特性进行了实验研究。结果表明,与常规搅拌釜式反应器相比,泰勒流反应器内物料流动更加接近于平推流流型,泰勒流的生成在反应器内构建出局部平推流区域,降低了物料返混程度。反应器反应性能因流动特性改变而得以增强,相同实验条件下,在泰勒流反应器中进行的蔗糖水解反应转化率比在常规搅拌釜式反应器中高出26.7%。在一定操作范围内,局部平推流区域和反应转化率均随搅拌转速或进气量的增加而增大。泰勒流反应器可简化为平推流区和全混流区并联的流动模型,推导出了反应转化率与平推流区域占反应器总体积比率之间的关联关系。     

圆环挡板振荡流反应器的计算流体动力学研究

采用并行计算技术和2237267个格栅的非结构化网格模型.成功地进行了具有完整结构的十腔室圆环挡板振荡流反应器的数值模拟研究,获得了进料腔室、标准腔室和出料腔室的流场结构和特征.对标准腔室的计算流场和实验流场图像的对比显示两者吻合良好.模拟结果表明,标准腔室中的主流区和二次流区的径向位置在每个振荡周期中交换一次.而除了底部腔室以外的其余腔室中的二次流区漩涡在整个振荡周期中始终存在.进一步的研究将针对二次流区漩涡的动态行为进行.     

管式搅拌反应器中流动特性实验及模型研究

为进一步研究带机械搅拌装置的新型管式反应器内流动特性,采用刺激-响应技术,测定流体在不同操作条件下的停留时间分布(RTD)曲线并与无搅拌停留时间分布曲线作对比,计算了平均停留时间分布的统计特征值。用混合时间表征混合特性,用Peclet操作准数表征轴向扩散特性。结果表明,适当增大转速、流量或降低水位,都有利于反应器内流体的均匀混合。大体上随流量的减少和液位的升高停留时间有延长的趋势,转速变化对停留时间的影响不显著。在搅拌转速不超过400 r/min时,混合时间随着搅拌转速的增大而缩短。在实验范围内,反应器相当于3个串联全混槽反应器。     

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.     

圆环挡板振荡流反应器浓度场的数值模拟

采用有限体积元方法对五腔室圆环挡板振荡流反应器(OFR)的三维浓度场进行了数值模拟研究,考察了腔室中心注入模式下的示踪剂浓度场的分布形态及其在不同振荡条件下的演化情况.研究表明,示踪剂在OFR中运动是由振荡流反应器中主体流动与漩涡构成的二次流动对腔室中心区域的交替控制促成的.定义一个腔室中的浓度方差C作为判断混合效率的依据,结果表明,C值是腔室内混合和腔室间混合共同作用的结果.参数表征的混合效率说明振荡雷诺数越大,混合效率越高.统计分析结果表明,基于长程对流混合和短程湍流扩散双模式传递模式的二项指数衰减曲线方程能够较好地描述踪剂浓度分布方差值随时间的变化.     

撞击流反应器撞击区流动特性研究

为研究撞击区的流动特性,在有效容积为160 L的撞击流反应器内,以水为介质,饱和KCl溶液为示踪剂,用电导法测定了不同导流筒出口间距和撞击流速下的示踪剂浓度曲线,并通过多釜串联模型拟合得到了撞击区的平均停留时间及模拟釜数。结果表明:导流筒出口间距减小,撞击流速增大,撞击区平均停留时间减小,釜数减小;撞击流速为2.0 m/s时,撞击区内流型接近于全混流。停留时间分布主要受撞击流速的影响,增大流速有利于促进撞击区中的宏观混合。     

圆盘反应器的流动模型

剖析了圆盘反应器的流型及其影响因素,指出圆盘反应器的虚拟级数N应为盘数;讨论了反应器中熔体流动过程中存在多次的动量、能量的传递;由于反应器结构上存在死角和短路,其F(t),E(t)并非理想状态。对反应器气相流动作了简述。     

锥环挡板振荡流反应器流场的CFD研究

采用(四面体 楔体 棱锥体)的非结构化网格对包括进料和出料机构的五腔室锥环挡板振荡流反应器(OFR)的空间三维流场进行了计算流体力学(CFD)模拟,得到了不同振荡强度下标准腔室、顶部腔室和底部腔室的流场结构信息.研究得到了存在净流时锥环挡板OFR的流场结构,同时将模拟结果与圆环挡板OFR流场进行了比较.     

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。     

径向流固定床反应器的流动特性研究及结构参数的合理选择

径向流固定床反应器的操作状态和反应效果在很大程度上取决于反应器内穿越催化剂床层径向气流沿反应器轴向分布的均匀程度，亦即床层内催化剂负荷的均布程度。本文对此类反应器内的流动特性进行了研究，对立了描述反应器内流动规律的基本运动方程。研究结果表明，径向气流的轴向分布情况与反应器的流动结构型式、反应器内分流流道与合流流道截面积的比值、催化剂床层的阻力系数以及反应器的高径比等参数有关。并提出了如何合理选择反     

撞击流反应器内幂律流体流动特性的数值模拟

采用数值模拟方法对撞击流反应器内幂律流体的流动特性进行研究,分析了不同喷嘴间距和入口流速下清水和不同质量分数幂律流体的径向射流扩展率、径向速度衰减率、剪切应力、表观黏度等分布规律,研究表明：幂律流体中径向射流的径向速度分布规律与清水径向射流相似。随喷嘴间距的增大,扩展率增大,径向速度衰减率减小,平均剪切应力呈先增大后减小的变化规律,其中L=3D时平均剪切应力值最大,更利于流体混合。入口流速越大,扩展率越小,径向速度衰减率越大,平均剪切应力也随之增大。幂律流体的平均剪切应力大于清水,且随质量分数的增大,其扩展率增大,为清水扩展率的1.3~3.3倍,而幂律流体的径向速度衰减率从-1.268~-1.125降低到-1.144~-1.082,逐渐小于清水。幂律流体径向射流区域的剪切应力呈“M”形分布,表观黏度则呈“W”形分布,流体的流变性质对撞击流反应器内流体的流动规律影响显著。     

圆环挡板振荡流连续反应器的结构优化

采用计算流体动力学方法对制备生物柴油的圆环挡板振荡流反应器的液-液两相流进行了数值模拟研究。选取欧拉-欧拉模型描述液 液两相流动,进一步耦合群体平衡模型将液滴的聚并和破裂考虑在内,对湍流模型则采用标准k-ε模型进行描述。在此基础上,对反应器的挡板开孔率和挡板间距等重要结构参数进行了优化。模拟结果表明,在振荡频率为4 Hz、振幅为16~36 mm条件下,通过混合效果、能量耗散和液滴直径分布等情况综合考虑,最适宜挡板开孔率范围为25%~30%,最适宜挡板间距为1.5D。     

一种新型振荡流强化反应器制备生物柴油的探讨

介绍一种新型振荡流强化反应器。根据该反应器的基本原理和生物柴油制备的反应特点,分析了应用该新型振荡流强化反应器制备生物柴油的可行性及优势。这种新型振荡流强化反应器不但能够促进化学反应的进行、提高生产效率,而且可通过调节振荡频率和振幅来控制反应器的操作特性以达到最佳反应效果;可将传统上的间歇过程转化为连续过程。     

三相连续流动环流反应器流动模型研究

煤直接液化工艺核心设备——2段强制循环悬浮床反应器在运行中存有缺陷,研究无需可动机械部件而实现浆相内循环的三相连续环流反应器具有重要意义。文中依据动量平衡,推导三相连续环流反应器流动参数计算模型,并给出模型参数取值方法,以期为这类反应器的开发与设计提供基础依据;同时采用实验数据对推导的模型进行验证,结果表明:在整个表观气速范围内,下降管浆速吻合较好;而上升管气含率,在较低表观气速时,对应较好,在较高表观气速时,实验值偏低。     

弓形折流板换热器壳程流体流动过程模拟及结构优化

折流板的结构参数是决定换热器性能的重要指标.采用传统弓形折流板,对折流板不同板距和不同缺口高度条件下换热器壳程流体的流动过程进行数值模拟.研究了换热器壳程流体的流动行为,全面分析了折流板结构参数对壳程流体流动、停留时间分布及压降的影响;综合考虑设备的能耗和性能,提出了折流板结构参数的合理取值范围,为工业上弓形折流板换热...