环流反应器分布器孔径对流场影响的数值模拟

利用Fluent软件对气升式内环流反应器做三维全尺寸的数值模拟,用欧拉多相流模型和标准k-ε模型模拟反应器内气液两相流动,获得反应器内流场的详细分布.研究不同表观气速中分布器开孔大小对反应器内流场的影响.结果表明,在低气速中分布器的开孔大小对平均气含率和环流液速有显著的影响,小孔优于大孔,有利于反应,而在高表观气速中分布器开孔大小对反应器内流场的影响不大.数值模拟结果与实验值吻合较好.     

低高径比气升式环流反应器Realizable k-ε模型数值模拟分析

气升式反应器因其结构简单,有良好的混合传热性能,便于操作等优点已广泛用于化工、生物化工等行业。本文利用商用计算流体力学软件Fluent,利用Euler-Euler双流体模型,重点针对好氧反应的特点,对一种具有低高径比(H/D=1.67)的环流气升式反应器内的气液两相流动及混合性能进行研究,描述出反应器内气含率和环流液速等参数的详细分布,分析模拟结果,气液速度分布和气含率分布等与实际情况基本吻合,从而证实了计算结果的有效性,为工业实际应用提供一定参考。     

三相鼓泡床反应器中固体浓度分布与数值模拟

在气、液两相为连续相固相为颗粒流(granular)的基础上进行模拟,建立了描述三相浆态鼓泡床中湍流流动的模型,在模型中考虑了气相在穿过液相中所形成的气泡直径以及固体颗粒大小对系统的影响,同时对任意两相之间的连续性方程和动量方程进行耦合。以三相浆态鼓泡床固体浓度分布为例进行数值模拟,模拟值与实验值吻合较好,表明模型可靠,模拟方法正确,为研究三相浆态床流态特征提供了一种便捷的方法,也为三相浆态床反应器的设计、开发、放大开辟了一条新的道路。     

16升气升式环流反应器优化设计的CFD仿真研究

以16L内循环气升式环流反应器为对象,使用Fluent6.3软件对采用不同导流筒直径值的反应器中气液两相流动的过程进行计算流体力学仿真,研究导流筒直径变化对气升式环流反应器中气含率和循环液速的影响。结果表明,气体由反应器底部入口进入反应器后,气液混合物沿导流筒内部上升至反应器顶部,随后沿导流筒外部下降,形成反应器中的循环。增大导流筒直径在一定范围内能够提高反应器中的气含率,但同时也会造成循环液速的下降,并且给出了所涉对象中导流筒直径的最优取值区间。     

内循环厌氧反应器CFD气液两相流模拟研究

内循环反应器的设计关键是流体在内部可以形成稳定的内循环流动,而表观气速是影响内循环形成的关键因素。采用标准k-ε湍流模型和欧拉-欧拉双流体模型,对内循环厌氧反应器内的气-液两相流体的流动规律进行了三维非稳态数值模拟研究。考察了不同表观气速对反应器内流体力学行为的影响。模拟结果表明:当表观气速较小(0.003 m/s)时,内循环无法形成;当表观气速在0.006 m/s至0.01 m/s范围内逐渐增大时,反应器内循环过程越容易形成,反应器的实际容积越能得到充分利用,且随着表观气速的增大,反应器内液相及气相轴向速度不断增大,轴向气含率逐渐增加;而气相去除率却呈现先上升后下降趋势;当表观气速增大至0.02 m/s时,部分气体由液体出口排除,影响反应器效率及出水稳定性。     

二硝基甲苯加氢反应器气液两相的数值模拟

对二硝基甲苯加氢反应采用的六叶轮自吸式反应器进行改进,并对改进前后反应器的气液分散性能进行实验及计算流体力学(CFD)模拟研究;采用模拟软件ANSYS fluent对自吸式反应器分别在600 rpm、800 rpm、1000 rpm条件下进行数值模拟;获得了反应器内气液混合过程的流场、局部气含率和整体气含率。结果表明:反应器的局部气含率分布较均匀;近壁处设置挡板可以有效改善气液两相的分散性能;改进后的反应器使二硝基甲苯加氢反应的速度加快了近10%。     

重油加氢裂化反应器压降模型及其应用

滴流床反应器是在工业过程中广泛应用的一类气、液、固三相催化反应装置，本文以重油加氢裂化装置(VRDS)为背景，应用人工神经网络技术建立了可用于工业实际中预测压降的模型，并分析了样本选取准则，探讨了模型的修正方法。由建模结果可以看出，该模型可满足工业要求。     

重油加氢反应器后期压降模型及其应用

滴流床是一类气、液、固三相反应器，在石油化工领域应用非常广泛，尤其在加氢裂化过程中常作为主要的反应器使用。本文分析了在重油加氢反应器的实际生产中，引起其压降随生产时间的增加而逐步抬升现象的主要原因，并在前期模型的基础上通过引入铁元素流经总量作为新输入变量，建立了可针对反应器压降随时间变化规律进行有效预测的后期神经网络压降模型，提出了样本筛选的原则。该模型可用于反应器因压降而停工的日期的预测。     

提升管反应器FCC汽油催化转化过程数值模拟

在汽油催化转化反应动力学模型和气-固两相流模型的基础上,将流动、传热、反应综合考虑,建立了催化裂化汽油催化转化提升管反应器的反应-流动耦合模型。模拟结果与中型实验提升管出口数据吻合较好。数值模拟了提升管反应器内气相组成、温度分布、速度分布沿提升管高度变化,以及提升管出口产品产率随温度和剂油比的变化情况,模拟结果反应了其变化规律,验证了模型的可靠性。     

内循环厌氧反应器的气-液-固三相流数值模拟研究

利用计算流体动力学(CFD)方法对内循环厌氧反应器气-液-固三相流进行了三维非稳态数值模拟研究,探索了迭代时间对内循环形成过程的影响,并重点考察了反应器内Z方向上流体力学特性及三相分离器对颗粒的截留作用。结果表明,反应器内液相及固相内循环均成功形成,CFD技术能够很好地应用于IC反应器的研究;且Z方向上,一级反应室及二级反应室内固相及气相体积分率随轴向高度增大变化不大,而在径向上存在较大波动;一级提气管内液相、固相及气相轴向速度均比二级提气管内大,气含率及固含率也较大,一级厌氧反应室起到主要的水处理作用;三相分离器及气液分离器的设计对于反应器效率影响较大。     

The prediction of SO2 removal using statistical methods and artificial neural network

Artificial neural network and a statistical model have been applied in a laboratory scale trickle bed reactor (TBR) to investigate the SO₂ removal efficiency of activated carbon. The performance of artificial neural network (ANN) model has been compared with the statistical model based on central composite experimental design. Two independent variables, which affect the amount of SO₂ removal by the liquid phase in the TBR, were selected; namely liquid flow rate and gas flow rate. Amount of SO₂ removal was chosen as the dependent variable (target data). A second order statistical model has been considered to show the dependence of the amount of SO₂ removal on the operating parameters. A back-propagation ANN has been used to develop a model relating to the amount of SO₂ removal. A series of experiments have been conducted on the basis of the statistics-based design of experimental method. It is observed that a neural network architecture having one input layer with two neurons, one hidden layer with three neurons, one output layer with one neuron and an epoch size of 20 gives better prediction. The predictions are more accurate than those obtained from regression models.     

AP1000乏燃料池冷却系统的仿真实现

三门核电站采用AP1000全范围模拟机,所有电站模型按照系统类型和建模工具的不同可以划分为堆芯系统、一回路热工水力系统、气液两相流体系统、气体或者液体单相流体系统、仪控系统以及电气系统。本文主要介绍AP1000电站流体系统的建模原理和仿真过程,以AP1000乏燃料池冷却系统为例,使用GSE公司的图形化建模工具JTOPMERET对建模和仿真过程进行说明。     

Borstar双峰聚合反应产品性质分析及模型建立

通过对Borstar双峰聚合反应过程产品性质实验分析,Borstar双峰聚乙烯技术超临界环管反应器生产聚合物熔融指数相对于分子量呈指数规律变化,气相反应器生产的聚合物熔融指数随分子量增加而呈一定规律的减少,聚合物分子量继续增加聚合物熔融指数减少趋势缓慢;在实验分析的基础上,基于聚合反应机理应用MATLAB软件建立工业装置聚合过程聚乙烯熔融指数及密度等产品性质计算模型和确定模型参数,通过模型拟合值和实际值的比较,模型能够准确预测熔融指数和密度的变化趋势,有关聚乙烯在环管中的熔融指数、在流化床内的熔融指数和密度的质量模型相对平均误差分别为2.4%,0.5%和0.3%。通过产品质量预测模型的推导和分析,环管部分熔融指数主要受温度、[H2]/[C2H4]影响;而气相部分熔融指数既受环管聚合物来料性质影响,又受气相反应器温度和[H2]/[C2H4]和[C4H8]/[C2H4]的影响     

CFD simulation of gas–liquid flow behaviour in an air-lift reactor: determination of the optimum distance of the draft tube

CFD simulation in an air-lift reactor containing a draft tube was employed. Three different layouts between the draft tube and the wall were used to determine the optimum distance between them. Appropriate distance of the draft tube and the wall was determined for the designing purposes, and the best distance was calculated. The simulation results were compared with the experimental results of the Menzel et al. Also it was also proven that the optimum distance results in the best possible effective mixing, higher rotary movements of the liquid and gas, and consequently improves the reactor performance.     

加氢催化剂器内预硫化动态仿真研究与应用

加氢催化剂预硫化过程是重油催化裂化、催化加氢、催化重整工艺的优化过程,决定着产品质量和产量。由于预硫化过程的复杂性和动态性,在实际生产中难以控制,提出建立数学模型进行计算。但因国内预硫化过程动态研究比较少,所以先对预硫化反应器进行深入分析,以固定床反应器为基础,建立了机理性较强的预硫化反应器模型。包括反应动力学方程,质量衡算方程,能量衡算方程,相平衡方程等。采用适当的数值计算方法进行动态仿真计算,结果表明与实际相符,硫化温度曲线与设计曲线非常相近。采用上述方法建立仿真软件已应用到实际生产中,并对员工培训起到了良好效果。     

动载下轴向槽道热管传热分析

研究超音速飞机气动加热管温度优化控制问题,热管是超音速战斗机机翼热防护中减少机翼与背景环境温差的传热元件,而目前关于动载下热管传热流动特性的研究报道较少.为了建立热传导的控制数学模型,在分析热管工作机制的基础上,建立了轴向槽道热管液相和气相传热流动数学模型.通过有限体积法分别计算出气液相模型,利用不可压缩层流模型推导出了稳态下热管中两相的壁面温度分布情况,了解到旋转产生的离心力对气相的传热影响很小,对液相区的影响较大.通过仿真比较,仿真温度分布和的实验数据基本一致,满足工程要求.为热管在机翼热防护中的优化传热奠定基础.     

固定化细胞颗粒内的反应-扩散基础方程式的计算

利用计算机模拟三相流态化下固定化细胞解废水中的表面活性剂十二烷基苯磺酸钠（ＬＡＳ）的动力过程,包括固定化细胞颗粒内的反应－扩散过程。利用有效系数法求解固定化细胞颗粒内的反应－手散基础方程式得到了相关动力学参数与溶度之间的关系曲线图。该计算方法对固定化细胞降解废水具有普遍的应用性。     

Control of industrial gas phase propylene polymerization in fluidized bed reactors

The control of a gas phase propylene polymerization model in a fluidized bed reactor was studied, where the rigorous two phase dynamic model takes into account the polymerization reactions occurring in the bubble and emulsion phases. Due to the nonlinearity of the process, the employment of an advanced control scheme for efficient regulation of the process variables is justified. In this case, the Adaptive Predictive Model-Based Control (APMBC) strategy (an integration of the Recursive Least Squares algorithm, RLS and the Generalized Predictive Control algorithm, GPC) was employed to control the polypropylene production rate and emulsion phase temperature by manipulating the catalyst feed rate and reactor cooling water flow, respectively. Closed loop simulations revealed the superiority of the APMBC in setpoint tracking as compared to the conventional PI controllers tuned using the Internal Model Control (IMC) method and the standard Ziegler–Nichols (Z–N) method. Moreover, the APMBC was able to efficiently arrest the effects of superficial gas velocity, hydrogen concentration and monomer concentration on the process variables, thus exhibiting excellent regulatory control properties.