文丘里热解反应器内气-液两相流动特性的数值模拟研究

利用CFD软件Fluent 14.5， Standard k-e湍流模型、Eulerian多相流模型以及能量方程，对从氯化镁热解制备氧化镁的文丘里热解反应器内的气-液两相流进行了数值模拟研究，通过多组模拟最终确定了实验模拟的最优工艺条件。结果表明，熔融氯化镁入口温度的改变并不能改变反应器内流场的分布规律，只是相应提高了反应器内整体温度，而熔融氯化镁入口速度的变化以及喉管与引流管间夹角的变化都能较大程度上影响反应器内的流场；喉管与引流管的夹角为75°，氧气入口速度为0.5 m/s，熔融氯化镁的入口速度为0.9 m/s。     

螺旋面双入口旋风分离器流场及分离效率的数值模拟

采用非稳态RSM湍流模型对螺旋面单入口、螺旋面双入口(90°、120°、150°、180°)5种分离器的流场进行数值模拟。结果表明:螺旋面双入口分离器流场稳定且对称性好,"顶灰环"现象不明显,压力损失小,分离效率高;在相同气速条件下,随着入口旋转角的增加,分离器的压降不断变小,而且入口旋转角越大,压降随入口旋转角增大而变小的幅度越来越小;入口旋转角为90°的螺旋面双入口分离器分离效率最高。     

用旋流反应器进行铁燧石精矿还原

设计出了一种可以对铁燧石精矿进行部分还在和熔炼的旋流反应器系统并对该系统进行了试验。试验中采用非移动式弧形等离子吹管作为热源。将细粒铁燧石、一氧化碳和二氧化碳轴向给入反应器，而将等离子气体成切线给入反应器，反应器平均温度保持在１６７３Ｋ（１４００℃）。在各种条件下进行了还原 验。     

固定床气体预分流器的优化设计研究

固定床反应器效率高低主要取决于反应区内气体流动均匀程度,入口处气体预分流器的优化设计非常重要。本文以某轴流固定床入口段为研究对象,采用数值模拟方法研究了入口空腔内气体流动情况,对比分析了加设预气体分布器的优势,并对比研究了分流器侧壁面开孔的孔隙率、孔径、开孔位置以及分布器尺寸等对流场气流分布的影响,并在此基础上提出优化建议。     

浆液外循环过滤分离费托合成浆态床反应器研究开发

通过对低温浆态床费托合成反应工艺特性和反应器性能要求的分析,为有利于蜡抽出系统的设计和维护、催化剂和反应温度在反应器床层的均匀分布,提出了浆液自行外循环固液分离浆态床反应器设想。通过气速对催化剂颗粒沉降、携带的影响,气体分布器对气含率的影响,浆液自行外循环推动力等因素分析,采用流体动力学、传热模型和宏观费托合成反应动力学模拟计算,确定了浆态床反应器的尺寸,以及进料分布器、内取热列管等内构件结构以及气固分离设备的结构,开发出了应用于低温费托合成外循环浆态反应器。     

年产100万t甲醇合成流程模拟及影响因素考察

甲醇是重要的基础化工原料之一，为了实现合成气制甲醇的高效利用，采用流程模拟软件Aspen Plus建立年产100万t甲醇模型。首先，在一定假设条件下，采用Aspen Plus建立基于平衡反应器的甲醇合成反应器模型，合成气采用粉煤加压气流床气化炉产生的煤气，对国内某年产100万t甲醇厂进行模拟，结果显示模拟结果与实际运行数据基本吻合，原料气与驰放气组成的设计值与实际模拟值组分绝对偏差在±2%以内，达到工业化模拟精度要求。在此模型基础上，探究了BGL气化炉所产生的合成气、固态排渣碎煤加压气化炉所产生的合成气在甲醇合成过程中循环比对甲醇产率的影响。结果表明，原料气H/C比均为2.05,BGL气化、固态排渣碎煤加压气化所产生的甲醇合成原料气吨甲醇有效气(CO+H₂)消耗分别为2 247 Nm³和2 461 Nm³。2种原料气随着甲烷含量升高，原料气中的H2、CO、CO₂的转化率降低，甲醇产率降低。在操作条件不变的情况下，随着循环比从1.5上升至5.0，甲醇产量呈现抛物线上升趋势，BGL气化原料气、固态排渣碎...     

气升式环流反应器内气泡分布的数值模拟

气升式环流反应器广泛应用于湿法冶金工业,如金矿的氰化浸出、铀矿浸出、铜矿浸出以及难处理矿物的生物预氧化等。该类反应器几何结构虽然简单,但合理的设计仍是设备高效运行的保证。为了预测气升式环流反应器的工作效果,使用欧拉双流体模型模拟反应器内包含气泡的气液两相流,并通过不同的相间力模型及自定义湍流子模型描述槽内气泡复杂运动。分析了气泡诱导湍流、升力、湍流分散力等模型在模拟气泡分布时的作用,并将模拟结果与Sokolichin等的试验结果进行比较。结果表明,提出的模拟方法在气升式环流反应器模拟中能够得到准确的流场和气泡分布结果。     

细菌氧化反应器设计中有关工艺设备和材料的发展

HavwardT等人在《MineralEngineering》1997年10卷10期上撰文介绍了细菌氧化反应器设计中有关工艺、设备和材料的发展情况。硫化物精矿的细菌氧化是一种涉及气、液、固三相的复杂放热反应过程，必须使反应器中出现最大氧化速率并保证细菌迅速繁殖。设计反应器时需要特别注意的操作条件是温度和溶解氧量，其它如固体颗粒的均匀悬浮、结构材料以及反应器之间的矿浆输送也需密切关注。操作温度可通过冷却水与矿浆套管表面的接触加以控制。空气的分散和固体的悬浮通过机械搅拌器来实现。许多厂商已研制出一些具有上述双功能的搅拌器，而不破坏…     

锂电池电极狭缝挤压涂布内外流场分析

为全面揭示锂电池电极狭缝挤压涂布过程中各参数变化对涂层质量的影响规律，采用数值模拟方法对锂电池电极狭缝挤压涂布的内、外流场进行了仿真分析。引入均匀性评价指标，在内流场中研究了浆料参数、结构参数和工艺参数对涂层均匀性的影响；在外流场中研究了涂层缺陷的成因，并进行了实验验证。结果表明，实验与仿真结果高度一致。较小的狭缝厚度、较大的入口角度和较小的浆料入口速度对涂层均匀性有利；增大浆料入口流速可对空气渗入和涂层过薄缺陷进行改善，涂层过厚缺陷主要由箔材运动速度小于浆料入口流速造成，湿涂层的厚度会随着涂布间隙的减小而增大。     

基于Matlab和COMSOL的等离子原煤脱硫仿真研究

等离子原煤脱硫模型是一种利用等离子体在燃烧前对煤进行脱硫的技术,依据实验室的原煤脱硫模型,运用Simulink软件平台,搭建了等离子脱硫电路仿真模型,对其模型和影响等离子体脱硫的一些因素进行讨论分析。主要是利用多物理场耦合软件(COMSOL)对等离子脱硫放电模型在氩气环境中的等离子体进行了模拟与分析,对等离子脱硫放电模型在试验中采集的数据进行处理与分析,并提出了推测:等离子煤脱硫的脱硫效果会体现在近次谐波上。     

煤矿乏风预热催化氧化床温度均匀性的研究

对预热催化氧化装置氧化床的温度分布均匀性进行了实验研究,在热平衡状态下研究了空速、进气温度和体积分数对氧化床温度场均匀性的影响。实验结果表明：氧化床在催化氧化时间段内的温度明显比加热启动段要均匀;氧化床内部在加热启动段内的温度不均匀系数由前至后越来越低,而在催化氧化段内的温度不均匀性系数先降低再升高;进气温度对氧化床温度分布均匀性的影响最为明显,氧化床的温度分布均匀性随进气温度的提升明显改善,而较高的空速和较低的进气体积浓度会减缓温度不均匀性系数随进气温度的变化速率。以上研究成果为预热催化氧化装置的优化设计和性能提升提供理论参考。     

预热催化氧化反应器导流系统的数值模拟与优化

针对反应室入口截面的气体速度分布均匀性对预热催化氧化反应器的氧化效率和运行稳定性的影响,利用CFD软件对预热催化氧化反应器反应室入口的导流分配系统进行模拟计算,确定了扩张段的最佳导流分配方案。结果表明：未加导流板时的原模型在反应室入口处,速度呈现出周围低、中间高的趋势,速度梯度比较大,反应室氧化床入口截面的速度分布不均匀性系数为0.8左右;布置了水平导流板之后,反应室纵向速度分布略微改善,反应室入口处截面的速度分布不均匀性系数降低到0.5左右;增加垂直导流板改装成网格状导流板后,反应室入口处整个截面的速度分布均匀性明显提高,不均匀性系数降低到0.2左右。     

Modeling and simulation of tube-shell reactor for dimethyl-ether synthesis from coal-based synthesis gas

Mathematical simulation was performed on tube-shell reactor for dimethyl ether (DME) synthesis from coal-based syngas. The model was established based on kinetics of dimethyl-ether synthesis from syngas over a bifunctional catalyst, which is mixed by methanol synthesis catalyst and dehydration catalyst as 1:1 mass ratio. Methanol synthesis from CO and CO₂ and methanol dehydration were selected as three-independent reactions, CO, CO₂, and DME as key components to establish the one-dimensional mathematical model of the reactor. The gas concentration and temperature profiles inside the reactor tubes were obtained. The operating conditions affecting DME synthesis were also discussed based on the model. The simulations indicate that higher pressure and lower temperature at the inlet and rich hydrogen in the reactant are favorable in direct DME synthesis in fixed-bed process, and the temperature of boiling water affect the reactor performance seriously.     

采空区抽采负压对自燃规律数值模拟研究

为了提高瓦斯的抽采效率，以林南仓5877Y工作面为研究对象，建立了采空区埋管瓦斯抽放数值模型，在保证其它参数不变的前提下，采用COMSOL模拟软件研究不同抽采负压对采空区温度场、氧浓度场和流场的影响规律。研究结果表明：随着抽采负压的增大，采空区的高温区域逐渐向回风巷一侧扩散|漏风风流由抽采前聚集在回风巷附近转移到埋管口一端|进风侧的自燃带宽度随着负压的增大逐渐增大，而回风侧呈先增大后减小的趋势。最后将模拟结果与现场数据进行对比分析，验证了模拟的准确性。     

采空区自燃“三带”分布的数值模拟

利用FLUENT软件模拟出采空区氧浓度场、速度场、瓦斯浓度场和压力场,通过模拟结果与现场实测数据进行比较,相应地调整模拟参数,使得最后模拟结果与现场实测数据吻合,得到最终的氧浓度场和速度场。最后采用双指标法(上限漏风风速和下限氧浓度)划分采空区"三带",采空区最大自燃带宽度为41 m,最后计算得到工作面安全回采速度为1.7 m/d。     

新型蒸发室进液支管出口气含率分布的数值模拟

针对易起泡物料在蒸发浓缩过程中经常出现"爆沸"的问题,提出了一种新型的蒸发室结构。利用STAR-CCM+软件对新型蒸发室进液支管出口的气含率及其随支管入口流速、入口气液比、支管管径的变化特性进行了模拟。结果表明,气含率径向分布均匀程度随着支管管径和入口气液比的增加而先增加后降低,随着支管入口流速的增加而降低;大气泡在支管出口形成细小均匀的气泡,能够降低"爆沸"发生的倾向。     

矿井乏风氧化装置内蜂窝蓄热体换热过程的数值模拟

矿井乏风氧化装置利用热逆流氧化技术,使乏风中的低浓度甲烷在高温下氧化并放出热量,具有环保和节能的双重意义。对矿井乏风氧化装置内的蜂窝蓄热体的单管通道建立了数学模型,利用FLUENT软件对单管通道内的三维非稳态流动及换热过程进行了数值模拟,得到了蜂窝蓄热体内纵向温度分布、横截面的温度和速度分布、蓄热体纵向温度的瞬时变化规律以及蓄热体的温度效率和压力损失等参数,为矿井乏风氧化装置的设计计算提供了参考。     

井下水力通风换热机温升效果研究

越来越多的金属矿山进入深部开采,面临地下热害和通风方面的双重困难。利用温差能驱动通风的原理,提出利用水力通风换热机将地下热水的势能和热能转换为风流的动能和内能,并利用MATLAB进行相关数值模拟研究,优化相关参数。结果表明:升温效果与地下热水水头、换热机进风温度、地下热水温度和换热高度等呈现正相关关系,且影响因素排序为地下热水水头>换热机进风温度>地下热水温度>换热高度;换热机在热水水头为260 m、地热水温度为55℃、空气初始温度为24℃的外在条件下,风量达54 m^3/s,出风温度升高约为10℃。     

TC18钛合金双圆锥台试样热变形有限元模拟研究

以新型高强韧TC18钛合金为例, 研究了双圆锥台试样热变形规律。基于热模拟试验, 获得TC18钛合金的高温流变行为, 采用Arrhenius双曲正弦函数建立TC18钛合金的本构方程。对双圆锥台试样热变形进行有限元模拟, 获得了压缩后变形试样纵向截面的应变梯度分布。对比双圆锥台试样不同应变区域与相同变形条件下GLEEBLE热模拟试样的α相平均晶粒尺寸, 结果表明一个双圆锥台试样上可以快速获取多个不同应变条件的热变形组织。