粉体混合过程及搅拌功率的DEM数值模拟和实验

采用数值模拟与功率测试相结合的方法,研究直叶桨式粉体混合机搅拌过程及搅拌功率、扭矩的变化规律。对粉体混合机内球形颗粒的混合过程进行离散单元法DEM数值模拟,研究直叶桨式粉体混合机内搅拌转速、搅拌桨直径、桨叶数目等特性参数对粉体混合时搅拌功率和扭矩的影响,并拟合得到功率计算公式。搭建粉体搅拌试验台,测试粉体搅拌功率并与模拟结果比较。结果表明,直叶桨式粉体混合机内功率消耗与搅拌桨转速、搅拌桨直径、桨叶数目等特性参数有密切关系。同时,扭矩值和功率值与搅拌桨转速、搅拌桨直径和桨叶数目都呈正相关。实验得到了与模拟类似的扭矩-转速关系以及功率-转速关系,模拟值与测试值具有较好的吻合性,验证了所推导公式的准确性。     

管式固定床反应器柱状颗粒床层流体流动模拟与实验研究

针对管式固定床反应器内管束数量多、规模大等特点,选取单个管束作为特征结构。对装填不同直径柱状颗粒的管束,采用程序坐标定位的方法,建立柱状颗粒床层的物理模型。采用DEM与CFD联合数值仿真方法,探究反应管内径与柱状颗粒的等比表面积球当量直径之比(管径比Di/dp)对柱状颗粒床层流体流动的影响,并建立单管固定床反应器试验台,采用差压测试方法进行实验研究。结果表明,当Di/dp由5.37增至12.75时,床层空隙率和流体分布均匀性均得到改善,壁面效应的影响由床层中心减弱到管壁。基于数值模拟及实验结果对Di/dp=12.75的柱状颗粒床层进行床层压降Ergun公式常系数修正,CFD模拟计算的结果与拟合公式吻合较好。研究结果能为固定床反应器压降预测提供参考。     

固定床反应器催化剂密相装填过程床层料面监测系统构建与研究

催化剂密相装填过程中反应器内部直观可视性差,无法实时掌握反应器内床层堆积状态,影响布料控制和装填质量。本文以某单位固定床反应器为研究示例,构建了一套催化剂密相装填过程的床层料面监测系统,从机械结构设计、电气控制逻辑、软件窗口架构完成系统设计。使用脉冲微波雷达获取特征点距离,计算空间分布,根据空间分布使用自然条件下三次样条插值法构建料面图像。考察系统对多种形态料面的监测效果,探讨环境光照、催化剂粒径对系统可靠性的影响。结果表明,系统操作维护简单,具有较高的成像分辨率和测量精度,中心位置监测效果优于边缘;生成的三维毯式图像与径向料面分布图极大提高了密相装填过程床层料面信息的可读性;监测系统具有较强的鲁棒性,能适应反应器内多工况下的监测需求。