考虑辐射传热的自适应化学理论数值计算

通常实际湍流火焰中不同燃烧区域的化学反应特性大不相同,且辐射在热传递过程中扮演了非常重要的角色.采用辐射模型离散坐标DO法来完善自适应化学理论.基于详细化学反应机理,在不同区域使用不同的简化反应模型来进行化学项的求解.针对甲烷/空气预混火焰,对其燃烧行为进行了合理的重现,考虑辐射模型之后的计算结果与试验结果吻合得更好.     

燃烧器不同因素对燃料转化率影响的数值计算

随着天然气、煤层气的不断开采和广泛应用,对甲烷-空气非预混燃烧特性的研究显得尤为重要.基于涡耗散理论,采用有限容积法建立组分燃烧与输运控制方程,针对长2 m,直径为0.9 m的圆筒形燃烧器内甲烷-空气非预混燃烧过程进行数值计算.分析了组分不同入口流速、温度对燃烧过程燃料转化率的影响.结果表明:随着空气入口流速的不断增加...     

焦炉煤气直接氧化制合成气工艺条件优化

为进一步优化焦炉煤气非预混燃烧直接制备合成气的工艺参数,对焦炉煤气在贫氧条件下发生非预混燃烧的过程进行数值模拟研究,得到了反应器内温度及产物组成分布的详细分布状况.模拟结果表明,反应在靠近氧气入口的区域内发生.从数值模拟的结果来看,反应器壁温对反应结果有非常重要的影响:提高反应器壁温有利于提高合成气的选择性,但是煤气中甲烷的转化率有所降低.因此,反应器壁温是能够控制本工艺总体反应效果的重要参数,工艺优化过程中应该特别注意.     

以甲醇为辅助燃料的超临界水热燃烧反应器数值模拟研究

对容积式超临界水热燃烧反应器内的燃料与氧化剂的混合与燃烧反应的物理化学过程进行模拟研究,揭示了反应参数、燃料特性及反应器喷嘴尺寸对反应器内温度场、浓度场和燃烧反应速率场的影响规律。研究结果表明,同轴喷射的非预混水热火焰发生化学反应的区域是狭窄的,并且反应器内的最高温度出现在以轴线上出现化学当量的轴向距离定义的火焰长度位置处。初始燃料浓度的增加会使反应器内的火焰温度升高、火焰长度延长;氧化系数的增大,不仅降低了火焰温度,并且可以缩短水热火焰长度;随着入射速度的增加,反应器内开始出现最高温度的位置远离反应器入口,火焰位置延迟。     

多重射流燃烧反应器制备纳米二氧化硅颗粒的数值模拟

建立了不同长径比的千吨级工业多重高速射流燃烧反应器三维物理模型,结合可实现k-ε湍流模型、有限速率/涡耗散模型、涡耗散概念化学反应模型、Discrete Ordinate辐射模型、欧拉-拉格朗日离散相模型、氢气19步详细反应机理与空气龄自定义函数对燃烧反应器内燃烧情况进行了多尺度数值模拟.结果表明,随着燃烧反应器长径比...     

含颗粒甲烷/空气预混燃烧的51步简化机理

基于含颗粒甲烷燃烧详细化学动力学机理Gri-Mech3.0,采用层流预混火焰模型计算含颗粒甲烷/空气预混燃烧过程。通过对详细机理的计算结果进行敏感性分析以及产物速度分析提取骨干机理,再根据准稳态假设进一步简化,最终得到一套包含27种组分和51个基元反应的简化机理。将该51步简化机理与详细机理进行对比,结果表明:该简化机理在预测燃烧速度方面具有较高精度,能够在较大热力学参数变化范围内较好地预测含颗粒和不含颗粒2种情况的甲烷/空气预混燃烧现象。     

基于REDIM方法构建的亚网格燃烧模型及其应用

将近年发展的详细反应机理简化方法:反应-扩散流形(REDIM)方法与假定滤波密度函数相结合,构造了新的亚网格燃烧模型。由于REDIM方法既能描述快速反应状态又能描述扩散过程起主导作用的慢速反应状态,因此新构造的燃烧模型理论上可用于计算扩散和化学反应均起重要作用的湍流部分预混燃烧及分层燃烧模式。为了验证其性能,利用新模型对基准的Darmstadt湍流分层火焰燃烧器进行了大涡模拟(LES)计算:首先分别采用粗、细两种网格对无反应湍流状态进行了计算,以检验网格精度;随后对一个有分层效应的湍流燃烧状态进行了计算。LES计算得到的速度、温度、组分等统计信息与实验结果吻合良好,验证了新亚网格燃烧模型在预测湍流分层火焰方面的能力。     

化学链燃烧燃料反应器内气固反应过程的数值模拟

本文在Fluent软件中嵌入自行编译的气固化学反应速率方程、相间传质、内热源项的UDF（User-defined Mode,用户自定义函数）程序,对化学链燃烧燃料反应器内甲烷与CuO-Al2O3载氧剂气固非均相还原反应进行了数值模拟。模拟结果与文献中的实验数据进行了对比,二者有着较好的一致性,获得了燃料反应器内载氧剂颗粒体积分率、气相反应物和生成物组分的摩尔浓度、气固化学反应速率及气固相温度及内热源的分布规律。     

甲烷常压非催化部分氧化制合成气研究

考察了常压下甲烷非催化部分氧化制合成气过程中,甲烷转化率、气体产物产率以及积炭率随反应器温度、进气配比、原料气流量变化的影响。通过考察反应器温度对制备合成气过程的影响结果,分析了甲烷非催化部分氧化制合成气过程的反应机理。     

化学反应器控制方案的分析与设计

化学反应器是石油化工、医药等企业常见的生产过程设备,反应机理复杂,是较为典型的单元生产过程。通过对化学反应器控制指标的分析,探讨了间歇反应器、连续反应器及pH值的控制方案,为工程技术人员设计化学反应器过程控制系统提供参考。