费托浆态床反应器多层气体分布器的CFD优化 |
| |
引用本文: | 卜亿峰,潘腾,门卓武,成有为.费托浆态床反应器多层气体分布器的CFD优化[J].洁净煤技术,2022(8):119-125. |
| |
作者姓名: | 卜亿峰 潘腾 门卓武 成有为 |
| |
作者单位: | 1. 北京低碳清洁能源研究院;2. 浙江大学化学工程与生物工程学院 |
| |
基金项目: | 国家重点研发计划资助项目(2017YFB0602500); |
| |
摘 要: | 气体分布器是费托合成浆态床反应器的主要内构件,影响反应器的流体力学状态和反应性能。根据已有的工程实际经验设计了多层结构的管式气体分布器,以充分利用底部封头的空间。在给定的5层气体分布器整体尺寸及基准设计条件下,采用计算流体力学方法 (CFD)对其进行模拟计算和结构优化。首先气体按三维稳态不可压缩流体处理,由于分布器喷嘴出口处于湍流状态,因此选用SST-kω单相湍流模型以匹配分布器存在曲率流动的工况;随后在流体的连续性方程和动量方程等控制方程基础上建模,采用计算流体力学软件STAR-CCM+求解方程组,并对多层气体分布器的三维流场进行数值模拟,发现基准设计条件下的分布器存在偏流和流量分布不均的问题;最后,以各层喷嘴的数量、直径和长度为设计变量,以气体分布均匀性为目标函数,在分布器喷嘴出口气体速度不高于75 m/s的限制条件下,采用SHERPA算法,对15个设计参数进行了120次迭代计算和优化,优化过程覆盖了各参数的取值范围。优化结果为每层喷嘴数量在9~15个、喷嘴半径在9~14 mm、喷嘴长度接近150 mm的上限,调节流体通过的压降,克服分布器各层最大的静压差,使气体在各层环形分布管之...
|
关 键 词: | 气体分布器 浆态床 湍流模型 STAR-CCM+ 结构优化 |
|