列管式固定床反应器管束间单相流动与传热的CFD研究

为研究列管式固定床反应器壳程内换热介质的流动与传热特性,采用数值模拟的方法求解得到壳程流体速度与温度分布场。模拟结果受湍流模型影响,将壳程传热膜系数和压降的CFD模拟结果与经验方法结果进行比较后选择偏差最小的realizable k-ε湍流模型。模拟结果显示换热介质在反应器壳程内的流动与传热分布不均匀,折流板前背部存在漩涡和传热死区,错流区和折流板缺口区的传热效果较好。为验证CFD模拟结果的可靠性,将不同传热量和进口流量条件下的模拟结果与经验方法结果进行比较,偏差在可接受范围内。     

列管式固定床反应器管束间单相流动与传热的CFD研究

为研究列管式固定床反应器壳程内换热介质的流动与传热特性,采用数值模拟的方法求解得到壳程流体速度与温度分布场.模拟结果受湍流模型影响,将壳程传热膜系数和压降的CFD模拟结果与经验方法结果进行比较后选择偏差最小的realizable k-ε湍流模型.模拟结果显示换热介质在反应器壳程内的流动与传热分布不均匀,折流板前背部存在漩涡和传热死区,错流区和折流板缺口区的传热效果较好.为验证CFD模拟结果的可靠性,将不同传热量和进口流量条件下的模拟结果与经验方法结果进行比较,偏差在可接受范围内.     

工业级错流列管式固定床反应器的CFD模拟

工业级大型列管式固定床反应器壳程温度场与流场的均匀程度与反应的转化率及选择性密切相关。通过添加阻力源项和分散热源项,对工业级全尺寸错流列管式固定床壳程流场及温度场进行了CFD模拟研究,并进一步考察了折流板窗口区大小及其位置对壳程压降与温度分布的影响。结果表明,模拟得到壳程压降与由经验公式计算得到的压降较为接近,且壳程温度分布与工业实际数据吻合;增大窗口区面积,壳程压降呈现指数下降,同时高温差区(径向温差大于2 K)的范围与径向温差变大;随着第1块折流板位置降低,高温差区范围及径向温差均减小,但压降并不呈现规律性变化。模拟方法可用于工业级大型列管式固定床反应器的优化及设计。     

工业级错流列管式固定床反应器的CFD模拟

工业级大型列管式固定床反应器壳程温度场与流场的均匀程度与反应的转化率及选择性密切相关。通过添加阻力源项和分散热源项,对工业级全尺寸错流列管式固定床壳程流场及温度场进行了CFD模拟研究,并进一步考察了折流板窗口区大小及其位置对壳程压降与温度分布的影响。结果表明,模拟得到壳程压降与由经验公式计算得到的压降较为接近,且壳程温度分布与工业实际数据吻合;增大窗口区面积,壳程压降呈现指数下降,同时高温差区（径向温差大于2 K）的范围与径向温差变大;随着第1块折流板位置降低,高温差区范围及径向温差均减小,但压降并不呈现规律性变化。模拟方法可用于工业级大型列管式固定床反应器的优化及设计。     

平行流列管式固定床反应器管外流体的模拟

运用计算流体力学软件FLUENT6.1对平行流列管式固定床反应器环形流道及管间流体的流动进行数值模拟。模拟结果表明,流体进入环形流道后流速急剧变化,要达到环形流道内侧壁沿圆周流量均匀分配,就必须在不同的位置开不同尺寸的孔,反应器进口挡板和分布板的设置使管间流体在进入反应器后径向分布基本均匀。建立冷模实验装置,测定流体在反应器管间不同高度同一截面上的压力分布,实验结果表明,反应器管间流体达到均匀分布。管闯流体压力的模拟值与实验值相比较,两者吻合良好。     

用动量方程进行平行流列管式固定床反应器的设计

采用动量方程建立了平行流列管式固定床反应器管外流动模型，计算出反应器管外压力分布和速度分布，并用６０°角度的片状平行流试验模型加以验证，试验结果和模型计算结果取得了良好的一致性。同时，研究了实现管外流动和传热均布的分布板环隙孔和小孔调节方法。     

平行流列管式固定床反应器分布板的开孔规律

采用动量方程建立了平行流列管式固定床反应器管外流动模型，计算出管外压力分布和速度分布，并用角度为６０°的片状平行流试验模型加以验证，试验结果和模型计算结果取得了良好的一致性。在此基础上，研究了实现管外流动和传热均布的分布板环隙和小圆孔的调节方法。     

列管式固定床反应器壳程流体均布的研究——流体的穿缝阻力及其在半环形流道中的变质量流动

一、概述 列管式固定床反应器具有活塞流和单程转化率高的特点,要想使反应器的综合性能保持原型管(单管)的水平,壳程流体的流动状态及分布的均匀性是个关键因素。 对大型列管式固定床反应器壳程流体流动的主要要求是能迅速导出反应管内产生的     

大型列管式固定床反应器冷模试验——环形缝隙在侧流条件下的阻力系数的测定

本报告研究了流体侧流流过环形缝隙时的三种流动形式,通过理论分析和试验测定得到这三种流动形式下的阻力系数计算公式,这些计算公式可为设计大型列管式固定床反应器壳程分布板或折流板上的最佳开孔尺寸提供依据。     

列管式固定床反应器流动与传热研究

本文给出了列管式固定床反应器的环形流道内的压力系数、穿孔阻力系数，平行流和错流形式的反应器管间压力分布以及温度试验结果。综合这些研究结果，可以为大型列管式固定床反应器的设计提供可靠的理论依据。     

搭接方式对螺旋折流板换热器壳程性能的影响

对螺旋折流板换热器进行了数值模拟,研究了相同螺距下搭接方式对壳程流动与传热性能的影响。结果表明,壳程传热系数与压降均随搭接量的增大而减小,且后者降低的幅度大于前者;连续搭接时三角区漏流增大了中心区域横向和纵向冲刷管束的速度,但整体分布不均匀,折流板背风侧流动较差;随搭接量的增大,边缘三角区增强了靠近壳体壁面区域的流动,改善了壳程的流场状况;折流板交错搭接时中心区域换热管热通量较连续搭接大幅降低,传热沿径向分布的不均匀性大大减轻。     

并流列管反应器冷却介质的流动与均布

建立了并流列管反应器管外冷却介质流动的计算模型,对不同直径反应器分流室、集流室中流体压力分布、分布板上小孔分布以及环隙孔孔径进行了研究。结果表明:随着反应器直径增大,分流室、集流室中流体压降增大,分布板上环隙孔孔径减小。过小的环隙孔间隙成为反应器加工和装配的瓶颈。增大反应器分流室和集流室高度,对反应器中心进行不布管,可降低反应器分流室和集流室中流体压降,增大分布板上环隙孔间隙。对直径较大的反应器,可同时采用在反应器中心进行不布管以及增大反应器分流室和集流室高度的方法来降低分流室和集流室中流体压降,使分布板上环形孔间隙不致过小。     

折流板切口方向对管壳式换热器传热性能影响

为了研究单弓形折流板的切口方向对管壳式换热器传热与流动性能的影响,文中通过建立3个不同折流板切口方向的管壳式换热器简化实体模型,运用CFD软件Fluent对管壳式换热器壳程传热与流动状态进行了三维数值模拟。以水为壳程流体介质,在不断改变壳程进口流速,使得壳程进口雷诺数Re在10 000到70 000范围内变化时,得到了不同状态下的壳程流场与温度场。根据数值模拟结果,以总传热系数α,壳程总压降Δp以及单位压降下的传热系数α/Δp作为综合衡量标准,分析不同折流板切口方向时的管壳式换热器壳程流场与温度场。数值模拟分析结果表明:折流板为垂直切口方向时,管壳式换热器总传热系数最大,压降最小,综合性能最好,另外2种折流板切口方向的管壳式换热器综合性能差不多。     

固定床反应器环形分布器内流场模拟与流体均布性能分析

环形分布器是实现列管式固定床反应器壳程换热介质均匀流动的重要部件。采用计算流体力学方法分析了环形分布器内的静压分布规律,并考察了环形分布器的结构形式,如进口数目、出口数目等因素对流体均布效果的影响。通过计算发现,均匀开孔时,在其它结构参数和进口总流量保持不变的情况下,出口数目对流体均布的影响不是单调的,一定范围内减少出口数目有利于流体均布;增加进口数目有利于环形分布器内各个出口的流体均布。对模拟结果进行分析发现,当总压降与穿孔压降的比值U在0.95~1.06之间时,均匀开孔即能满足流体均布的要求。     

U管换热器折流板开孔的综合性能研究

为了解决传统弓形折流板换热器壳侧存在流动死区、流动阻力大、传热效率低等问题,对折流板进行开孔,采用数值模拟的方法,研究开孔折流板结构对U型列管式换热器壳程流体流动、传热及流阻性能的影响。研究结果表明,折流板开孔后,U管换热器壳程流动死区明显减少,壳程流体的传热系数和场协同数随着开孔率的增加都是先增加后减小,并且在开孔率为a=0.242时均达到最大值。折流板开孔前后壳程总体压降变化<4.3%,当开孔率为a=0.177时壳程的压降最小。在折流板开孔率为a=0.242时,U管换热器综合性能最佳。本研究可为U管换热器弓形折流板开孔提供优化依据,为提高U管换热器的综合性能提供参考和借鉴。     

列管式固定床F-T合成反应器的模拟及优化

针对列管式固定床F-T合成反应器的特点建立了一维拟均相数学模型。通过对模型计算与试验结果进行对比分析,表明该模型可以较好的描述反应过程。并从固定床反应器的操作热稳定性出发,对列管式固定床F-T合成反应器的最大允许管径和最大传热温差进行了计算。结合模型计算结果得出了合适的反应管直径与冷却介质温度范围,可以优化列管式固定床F-T合成反应器的设计。     

CFD在气升式环流反应器结构优化上的应用

利用CFD软件ANSYS 14.0及欧拉-欧拉多相流模型,模拟不同高径比、环隙比下气升式环流反应器的气液两相流动,得到反应器内循环液速和气含率等参数的详细分布。对比模拟结果表明,高径比为7,环隙比1时,反应器具有最优流化状态。CFD在气升式环流反应器的结构优化具有明显的指导意义。     

流体在列管式固定床反应器壳程列管间的均匀分配

本文从理论上深入分析了流体在列管式固定床反应器壳程流动时的流速和静压变化规律,提出了相应的计算公式,对反应器壳程流体的试验测定及均匀分配的分布板的设计具有指导意义。     

圆盘板开孔对缩放管盘环式换热器壳程性能影响的数值研究

利用CFD技术对圆盘板上开不同直径孔的缩放管盘环式换热器壳程进行了数值模拟。结果表明,圆盘板开孔能在一定程度上改善圆盘板后侧流体的流动状况,且开孔后圆盘与圆环折流板之间的流体压力分布较均匀;开孔直径越大,换热器的壳程传热系数和压降均越小,综合性能越好;开孔直径不宜过小,适当地开孔才能有效地提高换热器的综合性能。     

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...