流化床反应器内活性焦流动特性的模拟研究

本文基于双流体模型,对二维流化床反应器内活性焦在不同操作条件下的流体动力学特性进行了数值模拟研究。模拟结果发现,低气速高进料量条件下的管内压降最大,反应器内压降随管内固相容积份额的增加而增加。活性焦在反应器内的轴向固含率呈现出下浓上稀分布,证明了流化床内固相分布的不均匀特性。颗粒轴向平均速度受表观气速影响较大,流化床底部的颗粒速度较低,在气体夹带作用下沿床高方向逐渐增大。因此,设置合理的操作参数(表观气速和固体循环量),对提高流化床内的气固反应效率具有重要意义。     

方形气固流化床中局部颗粒速度实验研究

对FCC颗粒在截面尺寸为368 mm的方形流化床中研究了局部颗粒速度分布的基本行为。实验利用光纤探针测试了三个不同轴向高度的颗粒速度分布和静止床层高度对颗粒速度分布的影响。结果表明:截面局部颗粒速度随表观气速U g的增大同步增加,颗粒速度沿截面分布不均匀。在截面中心区,局部颗粒速度随U g增加而增加,上行颗粒速度增加更为显著。在边壁区,低气速时上、下行局部颗粒速度随U g增加而增加且增幅相近;高气速下局部颗粒速度表现出显著的波动过程。静床高度增加,对上行颗粒速度影响明显,但随着气速增加影响减弱。     

进料体积分数对旋流分离柱分离性能的影响

基于数值试验系统考察了进料体积分数对旋流分离柱分离性能及颗粒运动行为的影响.结果表明,随着进料体积分数的增加,各粒级在底流中的分配率降低,分离粒度增加,底流夹细现象减弱,但过高的进料体积分数则导致溢流跑粗现象.高的进料体积分数意味着旋流分离柱内颗粒聚集程度增加,随内旋流运动的颗粒量增加.在Z=-400mm平面,颗粒轴向速度随着进料体积分数的增加而增大,向底流口运动的颗粒所需要穿过的内旋流区域增大,粗颗粒被内旋流裹挟的可能性增加.随着进料体积分数的增加颗粒切向速度降低,导致颗粒受到的离心力减小,向内迁移的可能性增大,进一步增加了颗粒在内旋流区域的聚集.     

碳酸锰矿浆湿法烟气脱硫反应过程研究

在磁力和机械驱动双搅拌反应器中对碳酸锰矿浆烟气脱硫的反应过程进行实验研究,考察了矿粉粒度、气相搅拌速度、液相搅拌速度、气液接触面积、温度对反应速率的影响.结果表明:总反应速率随气相、液相搅拌速度增加而增加,随反应温度的升高而降低,与气液面积成正比,但气相搅拌速度对反应速率的影响较液相搅拌速度更为明显;碳酸锰矿浆脱硫的反应属气、液扩散同时控制,但气相扩散阻力为主导性因素;碳酸锰矿浆脱除烟气中的SO2的反应过程总体上属于传质速度控制过程而非动力学控制过程,应选用能增强气、液、固三相之间传质的喷射鼓泡反应器作为碳酸锰矿浆烟气脱硫的吸收设备.     

刮膜式分子蒸馏过程的研究

对刮膜式分子蒸馏传热方程进行数值求解,针对0．25m^2刮膜式分子蒸馏器,以DBP(邻苯二甲酸二正丁酯)为物料进行了模拟计算。初步探讨了进料温度、进料速率2个参数对蒸馏器内头波温度及液膜表面蒸发速率的影响、模拟结果表明,头波温度随进料温度的升高而升高、随进料速率的增大而降低;液膜表面蒸发速率随进料温度的升高而增大,随进料速率的增大而减小.     

环形流化床生物质热裂解反应器的传热分析

 环形流化床热裂解反应器结构紧凑,热效率较高,具有良好的应用前景.本研究对环形流化床内传热过程进行分析.利用解析法,构建了环形反应器稳态传热的计算模型,并用C语言进行编程和求解,得出了反应器各参数随流化气速变化的关系.同时,应用数值法得出相应流化气速下反应器热量损失与壁面温度,并与解析法进行对比.结果显示,反应器在流化气速为0.02~0.24m/s下工作时,随着流化气速的升高,总传热系数上升,燃烧室外壁面温度降低,保温层表面温度升高,单位长度上的热损失呈上升趋势.与传统流化床反应器相比,环形流化床反应器的热损失较低.解析法与数值法得出的结果具有较高吻合性,对于流化床反应器内传热效果的分析具有指导性意义.     

变径流化床反应器内的气固流动特性数值模拟

采用计算颗粒流体力学(CPFD)的数值模拟方法,对直径为160 mm、高度为273 3 mm的变径流化床反应器内的气固流动特性进行冷态模拟,研究不同气速及不同初始物料量对流化床反应器气固流动特性的影响,得到流化床内颗粒体积分数、颗粒速度以及颗粒停留时间的分布。结果表明,当气速不小于2.5 m/s时,流化床内颗粒体积分数轴向分布更为均匀,颗粒速度呈中间高、两边低的倒"U"形分布;壁面附近的颗粒停留时间长于中心处,使得壁面附近的颗粒趋于聚集;流化床的轴径向颗粒体积分数随着初始物料量的增加而增大。     

流化床膜反应器用于氯化亚铜合成二甲基二氯硅烷

有机硅单体是有机硅工业的支柱,通常采用Rochow反应合成。在流化床膜反应器内考察CuCl催化剂形貌、反应温度、Si粉粒径及气体流化速度对Rochow反应的影响。结果表明,CuCl形貌对其催化性能影响不大;随着反应温度的降低,二甲基二氯硅烷(DMDC)选择性逐渐升高,优化后的反应温度为300℃,对应的DMDC选择性高达90%;当气速为1.1Umf,dmm/s(Umf,d为平均粒径为dμm的Si粉的临界流化速度),随着Si粉粒径的降低,DMDC选择性及Si粉转化率明显降低;相同气速下Si粉粒径的降低及相同Si粉粒径下气速的升高均会导致Si粉转化率下降,且操作气速为15.6 mm/s、Si粉粒径为200μm时,对应的DMDC选择性高达90%。     

三级碳化反应器中的气泡行为研究

针对“钙化碳化法”处理低品位铝土矿及赤泥新方法的核心环节碳化过程,为实现碳化反应器内气泡微细化及均匀分布,提高碳化效率,提出了“三级错流文丘里式射流反应器”,并进行了冷态物理模拟研究,考察了反应器内的局部气含率和气泡上升速度.结果表明,气含率随表观气速的增大而增大,随表观液速的增大而减小,沿反应器轴向逐渐降低,后一级反应器的气含率大于前一级;气泡上升速度随表观气速和表观液速的增大而增大,沿反应器轴向逐渐降低,后一级反应器的气泡上升速度大于前一级,该结果为碳化反应器的设计和工业应用提供了依据.     

基于电阻层析成像技术的气升式内循环鼓泡反应器流体力学研究

采用电阻层析成像(ERT)技术,对高为1 024 mm、直径为165 mm,导流筒高为590 mm、直径为80 mm的气升式内循环反应器进行流体力学参数的测量。考察表观气速对上升区和下降区内等3个截面处气含率的影响以及反应器内流型的变化情况。研究结果表明:在上升区,气含率随表观气速的变化与普通鼓泡塔情况一样,而在下降区,一部分气泡由于气液湍动被带入下降区;随着表观气速的增加,液体的循环速度逐渐增大,更多的气泡被拖曳到下降区,下降区内气含率增加明显。通过对ERT图像时间序列的叠加,可以清晰得出在上升区低气速下气泡离散式上升,随着表观气速的增加,以气泡群的方式流动且气泡聚并明显,并出现气泡群的摆动;在下降区,随着液体循环速度增加,下降区气液层消失,气含率逐渐增大。     

微通道内甲醇重整反应的LB方法

利用格子Boltzmann方法对微通道内甲醇水蒸汽重整制氢反应过程进行模拟,建立了双速率动力学平行反应机理的格子演化模型。分析了边界温度和进口流速的变化对甲醇转化率,氢气和一氧化碳的出口含量以及通道中的最大温差的影响。当边界温度和进口速度一定时,分析了整个反应过程中各组分的变化情况。结果表明,在水醇比,边界温度以及进口速度分别为1.3、523 K、0.1 m/s的情况下:甲醇出口转化率最高达94.36%;氢气的含量为0.0989;CO的含量为0.0095%。发现随边界温度升高,进口流速的减小,CO的含量会进一步增加。     

均匀化后冷却方式对7050铝合金热压缩流变行为的影响

利用GIeeble-1500热模拟机在变形温度为300-450℃、应变速率为0.001-1.0s-1的条件下,对均匀化后经快速水冷和慢速随炉冷却这2种不同冷却方式的7050铝合金样品进行高温等温压缩实验,研究该合金的热压缩变形流变行为.结果表明:合金流变应力不仅随变形温度的降低和应变速率的升高而增加,而且随均匀化后淬火冷却速度的增加而显著升高;均匀化后水淬样品中合金元素过饱和固溶于基体内,变形过程中第二相析出并明显粗化;快速水冷样品的热形变表观激活能为224.9 kJ/mol,而慢速随炉冷却样品的热形变表观激活能为144.6 kJ/mol;热压缩变形流变应力的差别随形变温度的升高而降低;在高温低应变速率下,应力-应变曲线出现锯齿形波动,呈不连续动态再结晶特征;7050铝合金高温塑性变形时的流变行为可用包含Arrhenius项参数Z的双曲正弦函数描述.     

二甲基二甲氧基硅烷和烷氧基硅烷组成的二元体系的密度与折光率研究

常压下测定了二甲基二甲氧基硅烷与二甲基二乙氧基硅烷、甲基乙烯基二乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷这3个二元体系在298.15、303.15、308.15、313.15及318.15 K下的密度和折光率,建立了这3个二元混合体系的密度与组成和温度关系的计算方程。结果显示:3个二元体系的密度随温度升高而降低,折光率随二甲基二甲氧基硅烷的摩尔分数的增加而降低。     

γ-Al2O3催化剂上乙醇脱水制乙烯的实验研究

考察了低浓度乙醇在固定床管式反应器中活性氧化铝上催化脱水生成乙烯的反应行为。研究了反应温度、进料流率、乙醇浓度等因素对反应行为的影响规律。结果表明，在410～440℃范围内催化剂对主反应的选择性随着温度的升高而升高，在达到一定的温度后趋于稳定。乙醇转化率对温度并不敏感，而随空速的增大而降低。催化剂选择性随着进料流率增大而增大，之后稳定在99.5%以上。在进料流率小于1mL/min时乙醇转化率高于85%，乙烯收率均在80%以上。当利用低浓度乙醇作原料时，乙醇转化率随乙醇浓度增大而增大，催化剂选择性维持稳定。最终选定的适宜工艺条件：温度420℃左右，进料流率1.0mL/min左右。     

回路脉动热管稳定运行理论模型的建立与分析

运用热力学和流体力学的分析方法建立简单回路脉动热管稳定运行的理论模型.分析显示,稳定循环时,系统循环体积功用于克服系统循环耗散功,而系统循环耗散功(热)与热管传热量呈一定关系.通过关联蒸发段与冷凝段的流动和传热,工质初始参数,热管几何参数以及运行参数,对传热和流动进行耦合求解.结果表明,稳定运行充液率xv范围为10%～80%,稳定传热功率随蒸发段进口温度tel和蒸发段温升Δte的升高而增大,其中,温升的影响大于蒸发段进口温度的影响;充液率在30%～50%之间时,存在极限传热功率;传热量中的显热份额随蒸发段进口温度和温升的提高而降低,但不随充液率变化.     

CuO/Al2O3作为载氧剂的流化床化学链燃烧数值模拟

以欧拉-欧拉双流体模型和气固非均相化学反应动力学为基础,嵌入了气固化学反应速率方程和反应内热源项的UDF(自定义函数)程序,对化学链燃烧燃料反应器——鼓泡流化床内气固两相流动及化学反应过程进行了数值模拟,并分析了甲烷进气速度对床内气固两相流动、传热及化学反应速率的影响.结果表明:随着甲烷进气速度增加,床内气固混合更加剧烈,气泡的产生、碰撞和破碎使得气固分布不均,流化质量下降,导致反应器内化学反应速率以及温度分布不均,床内局部存在的高温区域将使颗粒温度过高而烧结,降低了甲烷燃烧效率.     

高温高压条件下甲醇-空气-稀释气层流燃烧速度测定

利用高速纹影摄像法在定容燃烧弹内研究了不同初始压力、初始温度、气体稀释度和燃空当量比下甲醇一空气混合气预混层流燃烧速度和Markstein长度,分析了火焰拉伸对火焰传播速度的影响．基于火焰纹影照片,分析了火焰前锋面形态随混合气初始状态的变化规律．结果表明：甲醇-空气混合气层流燃烧速度随初始压力的增加而降低,随初始温度的增加而增加．氮气作为稀释气添加后,混合气的燃烧速度随稀释度增加而减小．Markstein长度值随初始压力增加而减小,随初始温度增加而减小,随气体稀释度增加而增大．随初始压力增加,火焰前锋面不稳定性增加,皱褶火焰前锋面出现的时刻提前．     

流化床反应器中生物质空气气化试验研究

流化床反应器中生物质空气气化结果受诸多因素影响，其中反应温度、空气当量比对产气质量影响较大．实验结果表明，在720℃时气化产气热值较高，气体质量较好，气化气热值在5～8．6MJ／Nm^3之间．随着空气当量比增加，气化气热值降低；随着温度升高，气化气质量下降；密相层与稀相层进料对气化结果也有较大影响．     

熔铁催化剂对费托合成反应的催化特性研究

通过对某工业熔铁催化剂的分析,发现该催化剂的物相主要为Wusite-FeO和C-Carbon。考察了该催化剂在固定床积分反应器中费托合成反应。研究了不同温度,H2/CO进料摩尔比和空间速度下该催化剂的催化特性。发现当压力2．5Mpa,空速1600h^-1,H2／CO进料摩尔比为3／2,温度260～300℃时,随温度的升高,CO、H2的转化率和CH4的选择性增大,而CO2选择性减小;温度290℃,压力2．5Mpa,空速1600h^-1,H2／CO进料摩尔比在0．5～1．5时,随H2／CO进料比增加,CO转化率,H2／CO摩尔利用比和CH4选择性都增加,但H2转化率和CO2选择性减小;空速对该熔铁催化剂的催化特性的影响不显著。     

热管地板辐射供暖的特性

在不同的供水温度和流量下对热管地板辐射供暖的特性进行了实验研究．实验结果表明：地板表面温度和散热量随供水温度的升高而明显增加，随流量的增加而略有增加；热管间距为300mm、供水温度为35-45℃、流量为0．1-0．3m^3／h的运行条件下，地板的散热量和表面温度基本可满足供暖房间的需要，供水温度比塑料管系统低4-6℃，管间距比塑料管系统大；地板的蓄热时间是预热时间的3倍左右，与塑料管系统相比具有升温快降温慢的优势；采用热管地板辐射供暖后室内空气竖向温度梯度较小．