圆盘反应器流场数值模拟

以圆盘反应器的开发和应用为背景,根据反应器内气液两相的流动特点和接触方式,采用流体体积函数(VOF)模型研究圆盘表面液膜厚度、速度分布和槽内液相流型,得到反应器的流场特性。从轴功率、持液量两方面对反应器性能进行研究,并考察了流场和性能的关系。结果表明,圆盘表面液膜分为起始区、加速区和匀速区。起始区液膜厚,速度慢,部分液体回流;加速区液膜变薄,加速,表面更新快;匀速区膜厚和速度变化较小。液相主体以Stewartson流型为主,盘间距对液相流型影响明显。圆盘液膜与槽内液相通过垂直涡进行物质传递,当圆盘间距与圆盘直径之比(L/D)为0.2~0.4时,最有利于两者混合和物质传递。将数值模拟和量纲分析结合,得到功率数(NP)和平均膜厚表达式,并与文献进行比较,表明计算流体力学(CFD)方法能够较好的模拟圆盘反应器内流体力学特性,预测流场和性能。     

水泥厂SCR脱硝反应器入口段流场数值模拟研究

为了提高脱硝效率,必须保证SCR脱硝反应器入口段烟气流速均匀分布,使烟气和催化剂均匀接触,进而使催化效率提高。本文利用流体力学计算软件Fluent对SCR脱硝反应器入口段进行了数值模拟,在模拟研究空塔时烟道内流场的基础上,有针对性地设置导流板进行优化,摸索出最佳的导流板布置形式,分析了烟气速度分布和氨质量分数分布情况。结果表明:导流板的加入使SCR脱硝反应器烟道流场有明显改善,烟气进入第一层催化剂前的速度相对标准偏差为8.2%,氨质量分数相对标准偏差为3.5%,均满足行业标准。     

焦炉煤气制合成气反应器数值模拟

采用CFD软件F luent模拟计算焦炉煤气(COG)非催化局部氧化制合成气反应器,其中湍流模型选择标准k-ε模型,热辐射选择P-1模型,用非预混模型计算化学输运和反应。反应器内组分与温度场的数值模拟结果与实验测定结果基本吻合,说明模拟结果是可信的。通过模拟可预测,当氧气与焦炉煤气进气体积比达到0.14左右时,可以获得最好的焦炉煤气的转化效果。本数值模拟可为COG非催化局部氧化制合成气进一步的工程研究与应用提供可靠的理论参考依据。     

立式循环撞击流反应器三维流场的数值模拟

利用Fluent软件对立式循环撞击流反应器三堆流场进行数值模拟和分析.立式循环撞击流反应器内速度场和压力场分布关于撞击面对称,证实了驻面的存在,导流筒外侧和撞击面边缘存在死区;由于导流筒对流体引导作用,撞击区水平面x轴上速度最大的点出现在导流筒近壁面位置;定义了表征不同撞击流初始速度下混合效率无量纲系数k,且k值随撞击...     

搅拌反应器中计算流体力学数值模拟的影响因素研究进展

回顾了搅拌反应器中计算流体力学（CFD）数值模拟方法的研究历程,包括搅拌桨叶边界条件法、内外迭代法、滑移网格法、多重参考系法、快速照相法等方法;结合各种模拟方法的特点,对机械搅拌反应器数值模拟过程中的挡板的存在、尾涡的消除、复杂桨叶类型的模拟、网格精度的影响、湍流模型的选择、离散格式的差异等几个因素的影响作了分析。提出了搅拌反应器的CFD数值模拟仍有待深入研究。     

醋化反应器节能的数值模拟

针对特殊的醋化反应体系,在现有的醋化反应器传热条件基础上,采用数学模型计算并预测提升冷冻盐水温度的可行性。计算结果表明,将冷冻盐水的温度由-46℃提升至-30℃时,对温升曲线及峰值温度的影响可满足生产需求,并进一步由工业试验结果验证了模型的精度。     

UASB反应器的数值模拟及优化

本文利用Fluent模拟软件对UASB内部气液两相流场的二维分布状况进行数值模拟,主要研究内容及结论如下:(1)固定三相分离器角度为50o,通过改变不同的OLR(容积负荷)(4、5、6、7 kg COD/(m~3·d))值来考察其对反应器流场的影响。模拟结果表明当OLR为5 kg COD/(m~3·d)时,反应器流场内的气液分布较均匀,且无液体流出。(2)固定OLR为5 kg COD/(m~3·d),通过改变不同的三相分离器角度(45o、50o、55o、60o)考察其对反应器流场的影响。模拟结果表明,当三相分离器角度为50o时,反应器进水底部湍流强度大,泥水混合作用最强;进入沉淀区气体少,对混合物的扰动小,有利于获得良好的固液分离效果。     

空气在立管外螺旋流动数值模拟及实验研究

立式螺旋隔板换热器是占地面积小、高效节能的换热装置,研究空气在立管外螺旋流动的传热和流阻性能可为设计螺旋隔板换热器的提供依据,经实验证明空气在立管外螺旋流动的对流换热系数是空气横掠单管的2-3倍。利用模拟软件PHOENICS对立管外空气流动进行数值模拟,将其与实验结果进行分析比较,误差低于10%,证明是实验方法的有力补充并对此进行机理分析,可为螺旋隔板换热器提供设计参考。     

硅油光-热老化气升式反应器数值模拟

为进行液浸聚光光伏系统中液浸液体即二甲基硅油在光热条件下的老化实验研究,设计制作了气升式外环流光催化反应器。采用Fluent软件欧拉多相流模型和RNG k-ε湍流模型对反应器进行了三维全尺寸数值模拟。分析了结构参数、操作参数和硅油物性参数对反应器中气液两相流动的影响,得到反应器内循环液速和气含率等参数的分布。模拟结果与实验结果有较好的一致性。模拟结果表明:硅油黏度越小,循环液速越大,气含率越小;反应器适宜操作气速不应大于0.02 m/s;反应器最适宜高径比和环隙面积比分别为47.6和0.31~0.41。     

换热管内插螺旋强化传热的数值模拟

换热管内插入钢丝螺旋改变了管内的流动状态。通过数值模拟,研究内插螺旋换热管内速度场与温度场的分布特性,对空管和内插螺旋换热管进行了比较。模拟结果表明,在相同条件下,内插螺旋能够有效地改善换热管内速度场和温度场,验证了管内插螺旋是提高换热性能的有效手段。     

重力势能驱动旋流冶金反应器流动特性数值模拟

重力势能驱动的冶金反应器是一种仅利用钢液本身的重力势能作为动力驱动产生旋流,借用旋流的力量对钢液进行搅拌,无需外加动力和物质的炉外精炼设备.应用CFD软件Fluent对重力势能驱动的旋流冶金反应器进行三维数值模拟,并对几何模型的建立、网格生成技术、湍流模型、离散方法、欠松弛因子及边界条件等问题进行了探讨.模拟结果表明,该冶金反应器可以产生可观的旋流,在漏斗型反应器的壁面加不同形式的叶片会产生不同强度的旋流,在已知的3种叶片形式中,前弯型叶片产生的旋流效果最佳.数值模拟所获得的轴截面上的速度分布规律与水模型实验研究结果基本吻合,验证了数值模拟的可行性,同时也为进一步研究重力势能驱动旋流冶金反应器的结构优化和冶金性能预测提供参考.     

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.     

侧进式搅拌反应器内流场的数值模拟

采用计算流体力学(CFD)技术对某钢铁厂烟气脱硫吸收塔底部浆液池的侧进式搅拌流场进行了数值模拟,研究了搅拌转速和搅拌桨安装角度等因素对3维流场的影响规律.结果表明,在5股流体的相互作用下,反应器内存在一个顺时针的整体大循环流动,相邻搅拌桨之间存在两个小漩涡.随着搅拌转速的增大,中心线上底部的速率迅速增加,当转速大于等于...     

气升式环流反应器数值模拟研究进展

介绍了计算流体力学在气升式环流反应器(二相、三相)中的应用,汇总并介绍了气升式环流反应器的气含率和循环液速的二维与三维数值模拟结果,提出今后进一步的研究方向。     

绕管移热反应器在泉稷“3052”项目变换装置的应用

介绍了绕管移热反应器在山西阳煤丰喜泉稷能源有限公司变换装置中的应用情况,简述了反应器的设备结构及管间催化剂的装填及硫化过程,验算了移热变换的平衡温距,结果表明,移热变换的平衡温距为9℃,说明该反应器可以很好地控制催化剂床层温度。实践证明,绕管移热反应器应用于大型煤化工装置的CO变换工段,可延长催化剂的使用寿命,提高装置热效率,减少设备投资。     

反应器类型对流动影响的数值模拟

在油-氢气体系中使用欧拉-欧拉双流体模型考察了温度703.15 K和压力11 MPa下气升式环流反应器和鼓泡床反应器对气液两相流动的影响. 结果表明,环流反应器中气含率和轴向液速沿导流筒径向存在突增现象,环流反应器中气含率在径向0~0.5和0.75~1时明显大于鼓泡床反应器,在径向0.5~0.75处前者的平均气含率比后者高约6%;环流反应器中上升管内环流液速明显大于鼓泡床反应器,且在下降区有所增强,环流反应器平均轴向液速比鼓泡床反应器高约21%;反应器尺寸较小时环流反应器和鼓泡床反应器的流动特性相差不大,反应器体积放大过程中前者的流动特性优于后者的趋势逐渐明显.     

气升式环流反应器的实验及数值模拟研究进展

介绍了气升式环流反应器的概况,综述了气升式环流反应器实验及流体数值模拟研究的进展,包括实验方法的不断改进及模型的选取,并提出了今后研究工作的主攻方向.     

液体连续相撞击流反应器中流体混合时间的数值模拟

在混合时间理论计算基础上利用CFD技术模拟连续操作的LISR混合过程, 数值计算与验证混合时间的变化规律。结果表明, 随着输入比有效功率增大, 混合时间先急剧减小后逐渐趋于平稳;LISR撞击区一次撞击局部混合时间在0.25 s以内, 与经验公式或理论公式计算所得结果在数量级上完全一致, 证明数值方法分析一次撞击局部混合时间是可行的, 而且可以弥补实验无法测定中间过程参量的不足;进一步数值分析宏观混合时间与微观混合时间发现, 二者大小相差1个数量级, 但二者变化规律处于一种联动平衡状态, 该结果与前期理论分析结果一致;本研究所得结论可为后续LISR混合强化机理与性能研究提供定量参考。     

圆盘反应器液膜表面更新数值模拟

以圆盘反应器的开发和放大为背景,通过理论分析将液膜更新频率与液膜变形相关联,运用VOF模型研究竖直旋转圆盘液膜更新频率空间分布特性;将量纲分析与数值模拟相结合考察影响普通圆盘液膜平均更新频率的相关因素;从表面更新的角度研究自由膜与附壁膜的差异,优化圆盘结构。结果表明:圆盘表面液膜加速区液膜更新频率最快,较其他区域高150%,较平均值高75%;获得了普通圆盘液膜平均更新频率表达式;圆盘开窗形成自由膜,更新频率比附壁膜高40%以上;相同面积圆形窗区域自由膜更新频率比扇形窗自由膜高34%,但是扇形窗自由膜对附壁膜强化作用更明显。