气液搅拌槽内气泡尺寸与局部气含率的CFD模拟

采用在欧拉-欧拉双流体模型的基础上耦合气泡数密度（BND）函数模型,引入气泡破碎和聚并函数,对双层组合桨气液搅拌槽内的气泡尺寸和局部气含率进行了计算流体力学（CFD）模拟,同时采用双电导电极探针法对搅拌槽内局部气液分散特性进行了实验测量,并和CFD模拟结果进行了对比.结果表明：较高通气量条件下搅拌槽内气泡尺寸和局部气含率分布很不均匀,气泡尺寸在叶轮排出流区较小,且沿着排出流方向逐渐增大;在两桨间区域和上层桨以上区域气泡以聚并为主;局部气含率在循环涡涡心、叶轮和挡板后部较高,叶片后部存在明显气穴.     

130L环隙气升式旋流反应器的局部相含率研究

为给渣油加氢反应器的工业放大提供参考,在130L环隙气升式旋流反应器中,以空气-水-717型阴 离子交换树脂为三相物系,研究了表观气速、底部间隙、固体装载量、导流筒型式、乙醇体积分数对相含率的影响。 结果表明,上升区局部气含率随表观气速、乙醇体积分数的增加而增加,随固体装载量的增加而降低,随底部间隙的 增加先增加而后减小,底部间隙最优值为60mm。当导流筒型式不同时,气含率由大到小依次为:翅片型、喇叭口 型、传统圆柱型。在表观气速为0.239、0.478cm/s时,上升区局部固含率沿轴向高度呈现出“下浓上稀”的趋势;当表 观气速为0.597、0.836cm/s时,上升区局部固含率轴向分布均匀。上升区局部固含率随底部间隙的增大而减小,随 乙醇体积分数的增加而变化不大。     

固体颗粒对强化传递性质的多相气升式反应器流体力学影响

研究了加入机械搅拌和静态混合器后对多相气升式反应器流体力学性能的促进作用,重点考察固体颗粒的直径、固含率（固体质量分数,下同）对液体循环速度、气含率（气体体积分数,下同）等的影响。实验证明,对液体循环速度来说,在多相流中并非通气量、搅拌转速越大越好。对气含率而言,多相气升式反应器不但存在临界颗粒直径和监界固含率,还存在一个临界表现气速,在引气速以下,才能产生气含率随固含率增加而增加的现象。最后对气含率、固含率及能量耗散速率作了关联.     

涡轮搅拌桨混合过程三维非等温流场数值模拟

化工搅拌装置内的流体流动伴随着显著的传热过程, 由于搅拌流动的复杂性以及温度的分布难以测量, 采用试验法具有一定的局限性。利用计算流体力学(CFD)软件, 采用标准κ-ξ紊流模型, 分析了非稳态非等温情况下, 涡轮搅拌桨混合过程中搅拌槽中流体的三维紊流流场和温度场的分布。结果表明, 桨叶旋转时, 在叶轮区产生高速射流, 径向射流在流动过程中夹带着周围流体撞击到槽壁后, 径向排出并分成两部分, 在叶轮上下两侧附近形成了两个循环涡流。随着桨叶搅拌时间的增加, 搅拌槽内流体温度逐渐趋于均匀, 但在六叶轮斜上区出现6 个低温区。桨叶所产生的能量绝大部分都消耗在桨叶附近的排出流区。     

磷酸反应槽内临界离底悬浮转速的CFD模拟

使用计算流体软件Fluent对磷酸反应槽内颗粒的临界离底悬浮转速进行了数值模拟.搅拌槽直径.T=0.5m,四块挡板均布,搅拌桨采用45°斜叶桨.两相物系为磷石膏—硫酸,固体体积百分比浓度φ=4.65%.使用浓度判据得到颗粒离底临界悬浮转速NJS,模拟计算结果的误差在工业允许的范围内.模拟得出搅拌槽中液体的流动状况和固体体积分数的分布;同时对6个不同搅拌转速下的固体颗粒悬浮状况进行比较,得出均匀悬浮临界转速.     

无搅拌氢氧化铝晶种分解槽中的固相分散研究（英文）

在拜耳法生产氧化铝的过程中,为探索氢氧化铝结晶过程中的节能措施,采用工业试验和计算流体力学的方法对无搅拌氢氧化铝晶种分解槽中的固相分散规律进行了研究.试验结果表明,在正常工业流速条件下,无搅拌分解槽的大部分区域即从槽底至高度为25 m的范围内的固相质量含量差较小,仅为48.19 g/L,而在顶部的相对较小的区域即离槽面5 m范围内的固相质量含量差较大,达到149.66 g/L.因此,在正常工业流速条件下,无搅拌的分解槽中的固相分散不会完全向底部聚集.计算机模拟的结果也很好地揭示了这一固相分散规律,同时发现,随着槽内流速的增加,顶部较大固相质量含量差的区域逐渐收缩并向槽面靠拢,这意味着整个槽内的固相分布更加趋于一致.     

以焦末为载体的生物流化床流体力学与传质性能研究

为考察自制以焦末为载体的生物流化床水力学与传质性能,研究了不同流化料焦末量、表观气速、表观液速对床层压降、气含率以及体积氧传质系数KL a的影响.结果表明:随着表观液速的增加,床型依次分为固定床、膨胀床、传统流化床和循环流化床.在传统流化床区域,床层压降最大且基本保持不变.气含率随着流化料焦末量的增加而增大,随表观液速的增加而减小,随表观气速增大呈指数增大.在实验范围内,气含率与表观气速的拟合方程为ε=2.60U0.88.KL a随着流化料焦末量的增加先增大后减少,随着表观气速的增加而增大.     

旋片环隙气升式环流反应器的局部气含率

为了进一步强化气升式环流反应器的流动、传质、混合性能,设计开发了新型的旋片环隙气升式环流反应器。该反应器以有机玻璃为材料,外管高1800mm、内径90mm、导流筒总长1600mm、主体直径50mm,其特征是导流筒上附有若干组旋片,每组旋片间距110mm。在表观气速为0.37~2.59cm/s的条件下,研究了底部间 隙、固体装载量以及不同分配器材料对该反应器内气含率的影响规律。结果表明,在相同轴向高度的条件下,随着表观气速的增大,上升区局部气含率增大;固体装载量增加,上升区局部气含率增加;底部间隙变大,低气速下局部气含率变大;在高气速下,气含率变小。在较低表观气速下,微孔分布器的局部气含率低于高分子材料的局部气含率;当表观气速较高时,结果相反。     

圆盘涡轮式搅拌槽的数值模拟

用计算流体力学软件FLUENT6.2,多重参考系法对圆盘涡轮式搅拌槽在不同转速下的流动进行了整体数值模拟.采用标准k-ε湍流模型成功模拟了搅拌槽内的流动分布,考察不同搅拌转速和不同计算方法下搅拌桨的功率准数.给出搅拌槽内速度分布和湍流动能分布图.为该领域研究者提供指导.     

气-液-固三相流化床气体分布器区局部相含率和床层膨胀比的实验研究

在内径150 mm,高4 350 mm的三相流化床中,分别以空气、水和0.48 mm、1.25mm的玻璃珠及1.45 mm的苯乙烯树脂为气相、液相和固相,应用开发的微电导探针测试技术同时测得三相局部含率,并对气体分布器区的局部相含率和床层膨胀比(H/H0)进行了实验研究,考察了固体颗粒的粒径、密度及表观液速和气速对床层膨胀比的影响。研究发现,在距气体分布器轴向一定距离范围内,三相局部含率的径向分布存在明显的不对称分布;随着轴向距离的增加,局部气含率的径向不对称分布逐渐消失,局部固含率的径向不对称分布变化不明显;床层膨胀比随表观气速和液速的增大而增大;较低密度颗粒系统的H/H0开始增加缓慢,后来增加很快;较高密度颗粒系统的H/H0开始迅速增加,后来增加缓慢。