基于FLUENT软件的管式搅拌反应器流场的数值模拟

运用商业计算流体力学(CFD)软件FLUENT对一种新型管式搅拌反应器进行流场模拟,用GAMBIT建立流场实体模型,采用标准k-ε湍流模型以及多重参考系法(MRF)处理搅拌桨区.结果表明,计算所选模型能较准确地预测搅拌反应器的速度场、压力场及湍流动能分布,考察流量为1 m3/h时不同搅拌转速对反应器内部混合的影响,此时对应的最佳搅拌转速为50 rpm左右.模拟结果将为实验研究提供适当的操作参数,对搅拌反应器的优化和放大具有一定参考价值.     

新型内构件填充床反应器数值模拟-I.气相流场和停留时间分布

针对含新型内构件的复杂填充床内部结构，建立了包含颗粒填充床、气体通道、气体挡板的几何模型下气液两相流动的数学模型，采用计算流体力学(CFD)技术首先对气流在复杂结构下的流动分配、流型和停留时间分布进行了详细的模拟，并考察了操作参数和结构设计对流场和停留时间分布的影响. 通过压降实验数据在宏观尺度上验证了CFD模拟的正确性. 详细的内部流场展示了气体在颗粒床和气体通道内的曲折流动行为，增加了气体的平均停留时间；停留时间分布预测表明气相流动没有短路发生，平均停留时间与表观气速成反比. 内构件结构参数对气体流场和停留时间分布产生重要的影响.     

搅拌反应器中计算流体力学数值模拟的影响因素研究进展

回顾了搅拌反应器中计算流体力学（CFD）数值模拟方法的研究历程,包括搅拌桨叶边界条件法、内外迭代法、滑移网格法、多重参考系法、快速照相法等方法;结合各种模拟方法的特点,对机械搅拌反应器数值模拟过程中的挡板的存在、尾涡的消除、复杂桨叶类型的模拟、网格精度的影响、湍流模型的选择、离散格式的差异等几个因素的影响作了分析。提出了搅拌反应器的CFD数值模拟仍有待深入研究。     

管式反应器中Casson流体层流停留时间分布

本文对管式反应器中Casson流体层流流动的停留时间分布进行了理论分析,导出了停留时间分布密度函数的精确数学模型和简化数学模型。在较宽的参数范围内,简化模型与精确模型吻合程度较好。还得出等温管式反应器中一、二级不可逆反应的转化率计算式,并对转化率作了计算和比较。     

搅拌生物反应器混合特性的数值模拟与实验研究

以工程流体计算软件CFX-4.4为工具,对不同规模的机械搅拌生物反应器的混合特性进行数值模拟,研究了不同操作条件下反应器混合时间的变化规律. 采用pH电极在位监测[H+]的方法实验测定混合时间. 模拟结果与实验测定值之间的误差随反应器容积增大而逐渐减小,对容积为25 m3的反应器误差小于11.6%.     

苯乙烯热聚合搅拌反应器的数值模拟

为了解聚合反应过程的传热规律和反应现象,以苯乙烯热聚合搅拌反应器为研究对象,通过计算流体力学(CFD)方法对苯乙烯热聚合反应的动力学模型进行耦合,建立该反应器的三维非稳态模型。通过UDF添加组分输运方程源项和能量方程源项,研究强放热反应体系热点分布及发展历程。重点考察物料黏度、搅拌速度对聚合反应器内速度场和温度场分布的影响。结果表明:物料黏度的增加,阻碍了远离搅拌桨区域内物料的对流传热,易在反应器顶部形成局部高温;提高搅拌速度可以使反应器内温度分布更加均匀,但会加剧聚合反应,造成反应器内平均温度升高。研究结果为揭示典型化工过程系统热失控的演化机理,预防热失控反应的发生提供了理论依据。     

搅拌反应器内计算流体力学模拟技术进展

综述了计算流体力学(CFD)技术应用在搅拌反应器的进展情况。重点对搅拌反应器内流动场模拟的各种处理方法,包括"黑箱"模型法、内外迭代法、多重参考系法和滑移网格法,进行了介绍与评价,指出了各种方法所具有的特点及存在的问题。阐述了搅拌反应器内CFD技术的发展方向,并就国内的研究现状进行了简单概述。     

搅拌管式反应器内流动特性的大涡模拟

采用实验和数值模拟的方法研究搅拌管式反应器内的混合过程,其中数值模拟采用大涡模拟的方法研究了反应器内流体的流动场,并就不同转速条件下流体的混合时间,将大涡模拟数值结果分别与标准k-ε模型的计算结果和实验测量值相比较,结果表明:管式搅拌反应器内的流动是非稳态的,具有不对称性。同时,大涡模拟方法可以预报漩涡,特别是桨叶背面的漩涡。与实验测量值相比,大涡模拟对混合时间的计算精度比标准k-ε模型计算精度高约22.8%,证明大涡模拟方法能够有效地模拟搅拌管式反应器内的流动特性。     

假塑性流体搅拌槽内停留时间分布

在直径φ500 mm和高350 mm的无挡板半球底有机玻璃槽中,采用45°斜叶桨研究了流量、搅拌功率、全槽平均表观牯度和物料流变特性对停留时间分布(RTD)的影响.结果表明,对于假塑性流体(流变指数为0.654)和牛顿流体,流量对RTD的影响两者差别不大,搅拌功率的增加更容易改变假塑性流体的RTD,使其更趋于全混流;对于牛顿流体,当搅拌功率大到一定程度后,再增加搅拌功率收效不大.假塑性流体的相对全混釜数随着全槽平均表观粘度的增加而增加,在全槽平均表观粘度相同时,假塑性流体的相对全混釜效大于牛顿流体,随着流体假塑性的增强,假塑性流体与牛顿流体相对全混釜数的差值显著增大.     

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。     

多喷嘴对置式气化炉内颗粒停留时间分布数学模拟研究

气流床气化炉中,颗粒停留时间分布是反映物料混合的重要特性,研究其规律对于改进炉内流场结构,优化运行参数和气化炉的宏观建模都具有重要的意义.通过建立三维CFD模型,研究了进口气速、颗粒粒径和密度等因素对颗粒停留时间分布规律的影响.模拟结果显示出与实验结果相同的规律.结果表明,在研究范围内,颗粒平均停留时间随着气速的增加,...     

Characterization of Residence Time Distribution in a Plug Flow Reactor

One of the biggest advantages of plug flow reactors lies in their narrow residence time distribution. The pulse experiment, as a common method on acquiring that distribution, relies on the tracer injection being a perfect pulse. A deviation from a perfect pulse leads to erroneous results if not taken into account. With a numerical analysis of experimental data, this effect is quantified in turbulent and laminar flow regime and the results are compared to an analytical method. Significant deviations occur mostly in the turbulent regime, which has the greatest technical relevance.     

侧进式搅拌反应器内流场的数值模拟

采用计算流体力学(CFD)技术对某钢铁厂烟气脱硫吸收塔底部浆液池的侧进式搅拌流场进行了数值模拟,研究了搅拌转速和搅拌桨安装角度等因素对3维流场的影响规律.结果表明,在5股流体的相互作用下,反应器内存在一个顺时针的整体大循环流动,相邻搅拌桨之间存在两个小漩涡.随着搅拌转速的增大,中心线上底部的速率迅速增加,当转速大于等于...     

环管反应器内传热过程的数值模拟

为了对环管反应器内传热规律进行研究,在Euler-Euler双流体动量传递模型和环管反应器聚合传质模型的基础上,考虑了环管反应器内传热过程,建立了环管反应器传热数学模型,对工业烯烃聚合环管反应器内流动、传热和传质及聚合反应过程进行了研究。反应器内浆液温度的模拟值与工业现场值吻合,说明所建立的环管反应器传热数学模型是有效的。模拟结果表明,环管反应器温度与物料浓度存在不均匀分布。在上升段,温度分布呈中心对称,在弯管段不再呈中心对称,下降段的温度因弯管段的不均匀分布而不再呈中心对称分布;随着浆液入口速度或入口固体颗粒相体积分数的增加,环管反应器上升直管段,弯管段以及下降直管段温度降低;管壁冷却水温度不同,对环管反应器内冷却能力也不同,在反应器内相同的释放热量情况下,冷却水温度越低,对反应器内物料的冷却能力就越强。     

管式搅拌反应器功率特性研究

以新型管式搅拌反应器为研究对象,在冷态物理模拟的基础上,研究了管式搅拌反应器内的功率特性,以水作为介质,在流量0～3.6 m3/h,搅拌转速100～400 r/min范围内考察了搅拌转速对功率的影响,并对功率准数与雷诺数的关系进行了分析.研究结果表明,在实验范围内,T型桨管式搅拌反应器的搅拌功率P与N1.3～1.4近似成正比;搅拌功率准数与雷诺数满足下列关系式Np=109.79Re1.69.     

循环浆态床气体停留时间分布的研究

研究了循环浆态床气流段的气流量和液体循环量对气体停留时间分布的影响。实验结果表明,减小气流量或者增加液体循环量,气体返混程度变大,气体平均停留时间增长。建立模型模拟循环浆态床气流段气体停留时间分布,得到停留时间分布密度函数和物料分率p与射流相似准数Ct和气液动量比准数Cr的关联式。从关联式看出,气液动量比准数Cr越小,物料分率p越大,表明循环液体流量越大,气体停留时间分布越接近于全混流。这一结论与实验结果相符。     

泰勒反应器中流体的停留时间分布研究

采用脉冲示踪法,实验考察了泰勒反应器结构参数、操作参数和物料粘度对其停留时间分布的影响规律,发现泰勒反应器中物料的混合程度随泰勒数(Ta)的增大而增大、轴向雷诺数(Reax)的增大而减弱.进一步采用多级混合模型,将泰勒反应器的当量全混釜数(N)与反应器结构参数、泰勒数和轴向雷诺数相关联,提出了一个N的测算公式.在实验考察的范围(Ta=280～3 230; Reax=0.89～6.78)内,由该式计算的N值与实验值很好地相符,具有广泛的适用性.