結(jié)構(gòu)化反應器具有壓降低、傳質(zhì)效率高、操作彈性大、軸向擴散距離短、催化劑和產(chǎn)品易于分離等優(yōu)點,因此可代替?zhèn)鹘y(tǒng)反應器而用于脫硫、脫硝、脫碳等氣-液兩相或氣-液-固三相反應的清潔生產(chǎn)過程。本文以裝填70 cpsi結(jié)構(gòu)化催化劑的結(jié)構(gòu)化反應器為研究對象,以常溫常壓下的空氣-水為研究體系,用實驗結(jié)合CFD模擬的方法從床層和孔道兩個尺度系統(tǒng)地研究了不同分布器（實心錐噴嘴、玻璃珠、泡沫）下反應器床層的壓降、持液量和氣-液相分布特性。床層壓降測量采用差壓傳感器法、持液量測量采用兩步稱重法、床層底部的氣-液相分布采用內(nèi)窺鏡法以及床層液相分布的定量分析采用重量收集法。噴嘴分布器在本文實驗操作條件（0.031 m·s-1<UL,s<0.081 m·s-1,0.10m·s-1<uGs<0.35m.s-1）下具有最好的分布性能,因此該分布器是操作條件范圍內(nèi)的最優(yōu)的分布器,并且還具有最低的壓降、最大的持液量。此外,在噴嘴分布器下,床層底部觀察到了明顯的泰勒氣泡生成-破裂現(xiàn)象和氣泡-液栓交替流出的現(xiàn)象。進而通過CFD模擬建立了與實驗裝置噴嘴分布器下分布段相一致的三維氣相（連續(xù)相）和液滴（離散相... 

【文章來源】：北京化工大學北京市211工程院校教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：98 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 文獻綜述
    1.1 研究背景
        1.1.1 結(jié)構(gòu)化反應器的特點
        1.1.2 結(jié)構(gòu)化反應器的研究現(xiàn)狀
        1.1.3 研究分布器的必要性
    1.2 結(jié)構(gòu)化反應器的特性
        1.2.1 通道內(nèi)氣液兩相流型分布
        1.2.2 壓降
        1.2.3 相含率
        1.2.4 氣液分布
    1.3 CFD模擬概述
        1.3.1 計算流體力學簡介
        1.3.2 結(jié)構(gòu)化反應器的CFD模擬
    1.4 研究目的及研究內(nèi)容
        1.4.1 研究目的
        1.4.2 研究內(nèi)容
第二章 結(jié)構(gòu)化反應器的床層壓降和持液量特性
    2.1 實驗部分
        2.1.1 實驗裝置
        2.1.2 實驗方法
        2.1.3 實驗步驟
    2.2 實驗結(jié)果分析討論
        2.2.1 結(jié)構(gòu)化反應器床層壓降的基本特征
        2.2.2 結(jié)構(gòu)化反應器床層持液量的基本特征
        2.2.3 結(jié)構(gòu)化反應器床層壓降與持液量的關(guān)聯(lián)
    2.3 本章小結(jié)
第三章 結(jié)構(gòu)化反應器氣液相分布的實驗研究
    3.1 實驗部分
        3.1.1 實驗裝置
        3.1.2 實驗方法
        3.1.3 實驗步驟
    3.2 實驗結(jié)果分析討論
        3.2.1 定性分析床層的氣液相分布特征
        3.2.2 定量分析噴嘴分布器下床層徑向位置的液相分布
    3.3 本章小結(jié)
第四章 結(jié)構(gòu)化反應器噴嘴分布器下的CFD模擬研究
    4.1 結(jié)構(gòu)化反應器模型的構(gòu)建
        4.1.1 ANSYS FLUENT中模型的選擇
        4.1.2 模型建立和網(wǎng)格劃分
        4.1.3 控制方程
        4.1.4 邊界條件設(shè)置
        4.1.5 數(shù)值求解方法
        4.1.6 噴嘴分布器設(shè)置
    4.2 模型的正確性分析
        4.2.1 網(wǎng)格無關(guān)性驗證
        4.2.2 達到穩(wěn)定判據(jù)
        4.2.3 模型可靠性驗證
    4.3 模擬結(jié)果分析與討論
        4.3.1 床層上方壓力對氣相的影響
        4.3.2 床層上方氣相速度分布
        4.3.3 床層上方液相速度分布
        4.3.4 氣-液相不良分布因子評價
        4.3.5 噴射角度對氣液相分布的影響
    4.4 本章小結(jié)
第五章 結(jié)論與展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 展望
參考文獻
致謝
研究成果及發(fā)表的學術(shù)論文
作者和導師簡介
附件


【參考文獻】：
期刊論文
[1]Hydrodynamic dispersion of reactive solute in a Hagen–Poiseuille flow of a layered liquid[J]. Sudip Debnath,Apu Kumar Saha,B.S.Mazumder,Ashis Kumar Roy.  Chinese Journal of Chemical Engineering. 2017(07)
[2]滴流床反應器氣液分布器CFD模擬[J]. 施德,楊衛(wèi)勝.  化學反應工程與工藝. 2017(02)
[3]基于Mixture模型的葉片式拋送裝置內(nèi)氣固兩相流模擬[J]. 翟之平,楊忠義,高博,李健嘯.  農(nóng)業(yè)工程學報. 2013(22)
[4]結(jié)構(gòu)化多相反應器內(nèi)泰勒流的液側(cè)傳質(zhì)特性[J]. 許閩,黃海,劉輝,雷志剛,季生福.  高校化學工程學報. 2011(06)
[5]攪拌式反應器內(nèi)固-液兩相懸浮特性的CFD模擬[J]. 銀建中,程紹杰,賈凌云,銀建偉.  應用科技. 2009(11)
[6]顆粒群研究:多相流多尺度數(shù)值模擬的基礎(chǔ)[J]. 毛在砂.  過程工程學報. 2008(04)
[7]基于VOF模型與動網(wǎng)格技術(shù)的兩相流耦合模擬[J]. 童亮,余罡,彭政,余江洪,肖金生.  武漢理工大學學報(信息與管理工程版). 2008(04)
[8]三維VOF模型及其在溢洪道水流計算中的應用[J]. 李玲,陳永燦,李永紅.  水力發(fā)電學報. 2007(02)
[9]CFD通用軟件綜述[J]. 姚征,陳康民.  上海理工大學學報. 2002(02)
[10]INTERPRETATION OF FLOW NONUNIFORMITY AND HYSTERESIS WITH A CAPILLARY ARRAY MODEL[J]. 毛在砂,王躍發(fā),王蓉,陳家鏞.  Chinese Journal of Chemical Engineering. 1996(01)

碩士論文
[1]脈沖篩板萃取柱存留分數(shù)研究[D]. 馬海燕.哈爾濱工程大學 2012



本文編號：3635626