外循环反应器停留时间分布的计算

本文对外循环反应器的停留时间分布进行了分析和计算。推导了计算公式。通过电子计算机计算,得出了在不同循环比下的停留时间分布数据。提出了在某些情况下外循环反应器停留时间分布的简化计算方法。     

分解炉循环喂料与物料停留时间分布的关系

:通过对外循环反应器的物料停留时间分布的研究 ,分析了带Pyrotop的分解炉内物料的循环比对物料平均停留时间的影响 ,为工厂的实际操作提供了理论根据     

外循环流化床生物反应器的特性及应用

针对固定化增殖细胞发酵酒精的特点,研制与开发了一种新型外循环流化床生物反应器和大规模制备固定化细胞颗粒的方法和装置。考查了固定化细胞颗粒流化特性,外循环速度对液相停留时间分布的影响,宏观发酵动力学及固定化增殖细胞发酵酒精的特点及历程。设计并完成了665L 中试规模的放大试验,连续运转近3个月。实验结果表明:以未处理无灭菌的废甘蔗糖蜜为原料,用海藻酸钙包埋的固定化酵母颗粒连续发酵酒精,终酒精浓度为8～10%(v/v),对糖收率>92%,反应器生产能力达12kg/(m~3·h)。     

N形折流反应器内颗粒停留时间分布研究

针对磷石膏矿化反应在搅拌反应器中易发生沉积形成死角的缺点,提出颗粒流化状态良好的内置双层导流筒的N形液固折流反应器,采用计算流体力学软件(CFD)模拟得到石膏颗粒在反应器中平均停留时间,并运用多釜串联模型来表达不同外循环量、进出料流量和颗粒不同粒径条件下反应器的返混程度。结果表明:在泵循环流量1.35、3.00、5.00 m~3/h条件下,模拟结果和实验结果吻合较好;反应器级数为1~3,反应器靠近全混流,理论级数、平均停留时间与进出料流量和泵循环流量成反比;磷石膏颗粒粒径越大,平均停留时间越长,粒径100μm的颗粒平均停留时间为71.5 min,而15μm的颗粒只有52.0 min。     

离子液体催化烷基化旋流反应器内轻相停留时间分布模拟研究

研究提出了一种可实现反应分离一体化的新型离子液体催化烷基化用旋流反应器,采用RSM湍流模型、Eulerian多相流模型加载组分运输方程对旋流反应器内轻相停留时间分布开展数值研究,并考察重/轻相体积流量比、入口总流量对停留时间分布的影响。模拟结果表明:旋流反应器内平均停留时间实验值与模拟值吻合;新型旋流反应器内停留时间分布曲线为单峰分布,无明显拖尾,说明反应器内返混现象较轻;轻相液体在旋流反应器内的平均停留时间随着入口流速的增大而减小;拟合出轻相液体平均停留时间与入口流量的函数关系,可根据烷基化反应时间来调节适宜的操作工况。     

短接触旋流反应器导叶位置对气相流动的影响

采用雷诺应力模型对不同导叶位置下的短接触旋流反应器内气相流动进行数值模拟,并且用组分输运方程研究了气体在旋流反应器内停留时间的分布规律,分析了导叶位置对反应器内气相停留时间分布、气相流场以及排气管入口短路流的影响。结果表明:不同导叶位置的旋流反应器排剂口处气相停留时间分布曲线相似,而混合反应区内气相停留时间分布曲线仅在时间轴上发生微小偏移;叶片离反应器入口越远,混合反应区内切向速度越小,而排气管下方分离反应区内外旋流切向速度显著增大及准自由涡范围减小;叶片与排气管入口距离减小可以降低附近短路流率,减小催化剂的“跑损”,但也增大了排气管内气流旋转强度,造成不必要的能量损耗增大。     

生物柴油生产过程撞击反应器的停留时间分布研究

以水为工作介质,0.1 mm催化剂为示踪剂,采用脉冲示踪法,研究了撞击流反应器内物料的停留时间分布;考察了反应器进料循环比、导流筒结构、出料位置对反应器停留时间分布的影响。结果表明:反应器进料循环比≥98%、进料流速≥7.07 m/s,采用特殊管式导流筒结构,以及将反应器出料口位置设置在循环罐上,可明显改善反应器内微观混合效果,反应器内物料流型及停留时间分布十分接近全混流反应器;利用前短路Γ混合模型和组合模型分别对实验数据进行了验证,显示组合模型的计算结果与实验值更接近些,即考虑了死区影响的组合模型更接近于反应器内的实际流动状况。     

工艺条件对内旋式移动床停留时间的影响

为了给热解过程中颗粒在内旋式反应器内的停留时间和混合效果提供理论指导,在内旋式移动床试验装置上,以煤颗粒作为填充物料和示踪剂,利用脉冲法研究了转轴长度、转轴转速、粒径及给料速率等工艺条件对物料停留时间的影响。结果表明:60°倾角安装的桨叶式传动叶片测得的平均停留时间分布曲线存在较大的"拖尾",曲线尾峰较多,表明反应器内存在返混;反应器内煤料流动流型介于平推流与全混流之间;转轴长度与平均停留时间呈线性关系;转轴转速与平均停留时间呈指数关系,增大转速会加剧轴向返混,同时缩短物料在反应器内的平均停留时间;随着煤料粒径的增大,反应器内平均停留时间和轴向返混程度均呈减小趋势,且粒径大的煤颗粒在输送过程中会出现一定程度的破碎,5~6 mm煤颗粒的破碎率为35.39%;给料速率主要影响煤料在反应器内的填料量,从而影响停留时间分布,平均停留时间随着给料速率的增加而降低。     

流动模型及其在化学反应器设计中的应用

一、基本概念逆向混和为连续反应器内影响化学反应结果的重要物理因素之一。研究逆向混和的一般方法是假定一种与实际连续反应器较为切合的流动模型,借停留时间分布的测定以确定该模型的参数,并借此来预计反应过程的结果。本文即在于介绍流动模型在连续反应器设计中的应用方法并提供若干的计算示例。二、停留时间分布的表示方法在反应器内,流体质点停留时间小于t 的概率称为停留时间的分布函数F(t),它的一阶导数:     

化学反应工程课程停留时间分布理论的教学案例

停留时间分布理论是化学反应工程课程教学中的重要内容之一,用于刻画实际反应器的非理想流动特性。相对于理想反应器的内容,停留时间分布概念抽象,学生理解和掌握难度较大。在教学过程中,我们引入流体力学数值模拟方法,使用COMSOL软件实现反应器内流体流动的瞬态模拟,通过数值实验演示阶跃式和脉冲式示踪剂注入的停留时间分布测量过程,并在反应器出口统计示踪剂浓度随时间的变化,从而计算出反应器的停留时间分布函数。此教学案例可使学生直观理解停留时间分布的概念,深入理解流体流动的模型基础,学习使用功能强大的COMSOL软件,为之后的科研和学习打下基础。     

气升式外循环淤浆反应器中固体分布的研究

本文对气升式外循环淤浆反应器中固体分布进行了研究。采用丝网过滤,催化剂留于反应器上升管中。结果表明,循环液速和空塔气速对固体分布有显著影响,并可实现固体均匀分布。     

微型流化床反应器液相冷态进样停留时间分布模拟与实验

为了得出气、液相流量变化对微型流化床反应器液相停留时间的影响规律,借助Fluent软件对反应器内部流场进行数值模拟,得到其速度、压力分布特性和反应器出口液相浓度的变化曲线。采用示踪剂侧面脉冲进样法,实验测定了反应器中液相的停留时间分布。结果表明,气相流量和液相流量均对液相停留时间有明显的影响,气、液相流量为4¹0L/h时,液相平均停留时间可以控制在1.1110L/h时,液相平均停留时间可以控制在1.11¹.89s;气、液相流量的增加均会导致液相停留时间的减少,但气相流量对停留时间的影响要大于液相流量对液相停留时间的影响。数值模拟与实验数据对比分析发现二者结果吻合良好,模型可用。     

污泥分级分相厌氧反应器水力特性研究

污泥厌氧生物反应器的结构决定了反应器的流态,从而影响着可能达到的污泥处理效率.为了提高石化水厂剩余污泥的厌氧消化效率,对一种新型的污泥分级分相厌氧反应器的结构进行了优化设计.采用停留时间分布RTD(residence time distribution)的方法研究了反应器的降流区、升流区面积之比、溢流板高度和水力停留时间等参数和反应器水力特性之间的关系.结果表明,分级分相反应器的死区较小(7.51%),远低于传统单级厌氧生物反应器(50%~93%);该反应器流态处于平推流和完全混合之间;降流区、升流区面积之比最佳值为1:2,溢流板高度为450 mm时死区最小;在平均污泥浓度为25 gVSS?L?1的条件下,最佳水力停留时间为24 h.     

自热转化炉停留时间分布

以氢气作为示踪剂,运用脉冲法测定自热转化炉内停留时间的分布。实验结果表明:随着催化剂床层的增高,停留时间分布密度函数变窄,平均停留时间和量纲一方差均减小;当进口气量增大时,平均停留时间减小,量纲一方差增大。应用N个全混流反应器(CSTR)、轴向混合模型和平推流模型串联建立自热转化炉停留时间分布模型,由Laplace变换法和阻尼最小二乘法对模型参数进行估算,模型估计停留时间曲线与实验测量曲线吻合良好。     

基于CFD的乙烯淤浆聚合反应釜流场模拟研究

使用CFD工具，对10万t/a规模的搅拌釜式淤浆法HDPE反应器进行流体力学的模拟研究，得到了直径4 350 mm工业规模的淤浆反应器内的流场分布情况，考察了增加淤浆外循环撤热后对釜内流场的影响情况。结果显示外循环对釜内整个流场影响不大，且能改善反应釜底部的死区。这些结果为更大规模的淤浆反应器设计提供了依据和有力支撑。     

两种煤气甲烷化反应器的模拟和比较

建立了耐硫甲烷化外冷列管式反应器的拟均相二维模型和外循环式反应器的拟均相一维模型，考察了设备参数和操作条件对反应床层的影响．从反应工程角度考虑，外冷列管式反应器优于外循环式：外冷列管式反应器在近于等温条件下进行；外循环式反应器存在大量产品气的返混，降低了有效气（CO和H2）含量．     

膜分离式酶解反应器流体流动特性

讨论了膜分离式酶解反应器进行酶解反应操作时流体流动的特性。导出停留时间分布函数方程式，采用降阶法的阶跃方式进行了实验验证。结果表明：实验值与按分布函数方程式的计算值吻合良好，通过与连续釜式反应器（ＣＳＴＲ）停留时间分布的特征值的比较，显示出这种反应器的优越性。     

泰勒反应器中流体流动及停留时间分布研究

以水为介质对泰勒反应器中的流动状况和停留时间及其分布(RTD)进行了研究,并应用计算流体力学(CFD)技术对反应器进行了流场模拟和RTD计算。结果表明,在实验范围内,泰勒反应器中停留时间分布受内筒转速、轴向流动速率等因素影响,基于流体力学计算结果与实验结果基本相当。     

旋转填料床与盘管组合反应器中的流动特性

以饱和的NaCl水溶液为示踪剂,采用脉冲法考察了液体流量、转子转速对旋转填料床与盘管组合反应器停留时间分布(RTD)曲线的影响。用轴向扩散模型对流动状况和返混程度进行了表征。结果表明,组合反应器内的流体流动型态与盘管相同,接近活塞流,且流量越大,平均停留时间越短。旋转填料床转子转速对组合反应器停留时间分布影响很小。     

管式搅拌反应器中流动特性实验及模型研究

为进一步研究带机械搅拌装置的新型管式反应器内流动特性,采用刺激-响应技术,测定流体在不同操作条件下的停留时间分布(RTD)曲线并与无搅拌停留时间分布曲线作对比,计算了平均停留时间分布的统计特征值。用混合时间表征混合特性,用Peclet操作准数表征轴向扩散特性。结果表明,适当增大转速、流量或降低水位,都有利于反应器内流体的均匀混合。大体上随流量的减少和液位的升高停留时间有延长的趋势,转速变化对停留时间的影响不显著。在搅拌转速不超过400 r/min时,混合时间随着搅拌转速的增大而缩短。在实验范围内,反应器相当于3个串联全混槽反应器。