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。     

渣油催化裂化提升管反应器性能的数值模拟--喷嘴射流速度与角度对流动反应的影响

应用三维数值模拟的研究方法,考察了喷嘴射流速度与角度对提升管反应器内流动、传热及反应的影响。从数值模拟结果来看,同一角度下、一定范围内的射流速度对提升管内流动形态改变不大,对催化剂和油气浓度分布、气相组成浓度分布有一定影响,而角度变化对流动、反应都有较大影响,从本研究的范围来看,可以得出对不同的操作条件和装置存在最优喷嘴射流速度和角度的结论,射流角度应不超过45°,且45°时60m·s~(-1)的射流速度为优。     

基于多尺度模型的MIP提升管反应历程数值模拟

MIP(maximizing iso-paraffins process)工艺采用两个反应器串联技术,可有效改善汽油质量。MIP反应器的冷态模拟虽能揭示反应器内的流动行为及几何结构的影响,但无法考虑反应引发的变化。为更准确地揭示该反应器中的油气及颗粒运动行为,尝试了三维瞬态反应模拟。模拟采用双流体模型结合十二集总反应动力学模型,并在相间动量传递模型和传热模型中考虑了多尺度结构的影响,然后与基于均匀分布的传统模型作对比。结果表明,相比于传统模型,多尺度模型能较准确预测二反段内的流动结构、颗粒浓度以及温度分布。在预测产率方面,两种模型所得结果类似,都对油浆和柴油的预测较好,对液化气和干气的预测偏差较大。这说明,仅在动量传递及传热模型中考虑多尺度结构的影响是不够的。     

提升管催化裂化反应过程数值模拟

在气固两相流体动力学模型的基础上.采用基于机理反应的FCC14集总模型.考虑了反应温度、局部固体浓度变化以及流动对反应的影响,建立了重油流化催化裂化流动一一反应耦合模型.模拟结果表明,重油裂化反应主要发生在喷嘴附近区域,在喷嘴附近已经有45%的重油转化为汽油和柴油.随着距离喷嘴位置的增加,汽油产率逐渐上升,但距离喷嘴位置12m以后,汽油产率基本保持不变.从汽油组成变化来看,在整个提升管内汽油中烯烃含量一直处于下降趋势,由喷嘴区域的60wt%降低到提升管出口位置的42wt%左右.汽油烷烃含量一直呈增加趋势,而汽油中环烷烃含量和芳烃含量变化较小.     

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。     

渣油催化裂化提升管反应器性能的数值模拟——喷嘴射流速度与角度对流动反应的影响

应用三维数值模拟的研究方法,考察了喷嘴射流速度与角度对提升管反应器内流动、传热及反应的影响。从数值模拟结果来看,同一角度下、一定范围内的射流速度对提升管内流动形态改变不大,对催化剂和油气浓度分布、气相组成浓度分布有一定影响,而角度变化对流动、反应都有较大影响,从本研究的范围来看,可以得出对不同的操作条件和装置存在最优喷嘴射流速度和角度的结论,射流角度应不超过45°,且45°时60m·s~(-1)的射流速度为优。     

渣油催化裂化反应再生系统过程优化

本文采用十三集总动力学模型对大庆油田化工总厂60万吨／年渣油催化裂化装置进行了模拟计算,考查了不同掺渣比,反应温度,雾化蒸汽量和急冷油量对产品分布的影响,确定了较优的工艺条件。研究结果表明,该模型具有良好的模拟精度,能很好地预测不同条件下的产品分布,对生产具有一定指导意义。     

催化裂化装置模拟研究与进展

分析和介绍了国内外催化裂化装置建模和稳态模拟方面的研究和进展。对催化裂化反应集总方法及相应的反应网络进行归纳,并讨论其优缺点;推导了动力学模型方程并着重探讨方程求解算法以及模型中动力学参数、催化剂失活因子和装置因素的估计方法。     

德士古渣油气化炉的数值模拟

渣油在德士古气化炉中发生非常复杂的不完全燃烧反应,它生成了工业生产合成氨所需的原料气。文中建立了这一过程的数值模拟模型,采用κ-εRNG模型来模拟湍流流动,简化的PDF模型来模拟湍流燃烧过程,辐射传热采用离散坐标模型,得到符合生产实验的燃料模型。     

催化裂化提升管反应器流动反应耦合模型研究进展

催化裂化(FCC)工艺在重质油轻质化过程中发挥着重要作用, 而FCC提升管反应器的模型化是催化裂化新工艺与新装备的开发、催化裂化装置稳定操作与生产调优等常需做的工作。本文首先根据流动模型与反应模型不同的集成方式对提升管反应器流动-反应耦合模型进行了归纳与分类, 并回顾了国内外流动-反应耦合模型的研究历程, 指出了耦合模型的发展趋势;随后对当前研究较多的计算流体力学(CFD)流动-反应耦合模型进行了较为全面的阐述, 包括对耦合模型的应用场合、模型求解解耦方法的研究情况等均作了介绍, 同时还分析了该类耦合模型所存在的不足之处, 并指出工业提升管反应器在线采样技术的开发在耦合模型的验证工作上的必要性;最后, 对FCC提升管反应器流动-反应耦合模型研究进行了总结与展望, 以期能够为FCC提升管反应器模型化新方法的提出以及耦合模型的验证工作等研究给予借鉴和指导。     

稠密气体理论在催化裂化提升管中的应用

运用已建立的颗粒动力学模型并耦合催化裂化反应的十三集总动力学模型，建立了催化裂提升管反应器内反应油气和催化剂颗粒的传质，反应的数学模，结合工业提升管的操作参数，模拟预测了速度场，温度场和组分分布。     

矩形腔中反应注射充模过程的数值模拟

<正>1 引言 反应注射充模（RIM）是由聚氨酯工艺发展起来的新型塑料成型方法,它具有模腔压力和进料温度低、节能、模具设备简单和产品性能优良等众多优点,特别适于生产大型塑料制件。近年来国际上已大量开展相关过程的流动和传热的数值模拟研究,以发展此一成型工艺的CAD/CAE工作。本文拟在过去对热注射充模（TIM）过程的流动和传热数值模拟研究的基础上,参考国外近年在RIM数值模拟方面的成就,对典型的端面进料矩形腔内RIM过程进行数值模拟研究。     

管壳式换热器壳程流动和传热的三维数值模拟

提出了一种管壳式换热器壳程单相流动和传热的三维模拟方法 .用体积多孔度、表面渗透度、分布阻力和分布热源来考虑壳程复杂几何结构造成的流道缩小和流动阻力、传热效应 ,通过数值求解平均的流体质量、动量、能量守恒方程 ,得到壳程流动和换热的分布 .用该方法对一实验换热器进行了流动和传热的模拟 ,计算结果和实验结果吻合良好 .     

核态池沸腾换热的数值模拟

以沸腾壁为研究对象 ,以气泡或核心为边界建立了沸腾换热的数学模型 ,进行了核态池沸腾换热的直接数值模拟 ,模拟结果与现有的实验数据具有很好的一致性 ,从而验证了数值模拟的可靠性 .通过数值模拟得到了气泡影响面积系数和气泡扰动强度系数的计算方法 ,揭示了气泡等待时间和沸腾表面温度波动的非线性特征 .     

管壳式换热器壳侧湍流流动与换热的三维数值模拟

综合应用体积多孔度、表面渗透度和分布阻力方法建立了适用于准连续介质的N-S修正控制方程.用改进的k-ε模型考虑管束对湍流的产生和耗散的影响,用壁面函数法处理壳壁和折流板的壁面效应, 对一管壳式换热器的壳侧湍流流动与换热进行了三维数值模拟.对计算结果进行了归纳,并与换热器冷态实验、前人的研究结果进行了对比分析,从而证明了该方法能更有效地模拟管壳式换热器壳侧的流动特性,压降实验数据和计算结果符合良好.     

搅拌槽内三维流场的数值模拟

应用商业计算流体力学软件CFX对搅拌槽内的流场进行了模拟,并与PIV测试结果进行了比较,流型吻合良好.速度分量的对比结果表明不同情况与各种模型的吻合情况不尽相同,标准k-ε双方程模型、RNG k-ε模型和代数应力模型在主流域内都能较准确地模拟搅拌槽内的流动场.     

用颗粒流的动力学理论模拟提升管反应器流动特征

引　言大量实验结果[1～ 3]表明 ,循环流化床内气相和颗粒相的两相流体系中 ,颗粒浓度在提升管的横截面上存在显著的非均匀分布 .颗粒在某些条件下聚集于管壁 ,在某些条件下也可能聚集于管中央[4 ].颗粒浓度分布的非均匀性可以分为两种类型 ,一是颗粒层 (Ｐａｒｔｉｃｌｅ -Ｌａｙｅｒｉｎｇ) [5 ],其微观结构近似颗粒固定床 ,颗粒在沿平均速度方向上有排列成床的趋势 ,但仍保持流体特性 ;另为颗粒群(Ｐａｒｔｉｃｌｅ -Ｐａｃｋｅｔｓ) [6 ],颗粒群在流化床中的行为如同单相湍流中的流体涡团 ,作无规则运动 ,不断地形成、分解 .催化裂化提…     

水煤浆气化炉激冷室下降管内流动与传热数学模拟

引　言由于工程经验不足及技术方面的原因 ,煤气化设备经常出现故障而导致工厂被迫停产 ,从而造成巨大的经济损失[1] .而煤气化设备中的核心设备气化炉是易损坏的设备 .经分析 ,气化炉激冷室结构设计不够合理 .本文以水煤浆气化炉激冷室为研究对象 ,采用ｋ ε模型[2 ] 、四通量