發(fā)布時間：2017-07-21 01:12

  本文關鍵詞：定—轉子反應器中的流體流動和可視化研究

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【摘要】：隨著對反應過程中的微觀混合與傳質效果的要求越來越高,許多設備被研發(fā)出來,而定-轉子反應器(Rotor-stator Reactor,RSR)就是其中的一種。定-轉子反應器利用超重力技術原理,通過轉子環(huán)與定子環(huán)的相對運動產生強大的離心力,將液體剪切為微小的液滴、液絲和液膜,達到強化反應的目的。目前在納米材料的制備方面,RSR已經得到了成功應用。本論文主要開展RSR的基礎研究為主要內容,內容包括：RSR內液體流動形態(tài)的觀測與研究,壓降的觀測與研究,探索各種實驗條件對結果的影響。具體的研究結果如下：1.針對水在RSR中的流動行為開展可視化研究,通過高速攝像機對不同條件下的液滴進行記錄,得到其直徑和速度。從定/轉子甩出后,空腔區(qū)中的液滴的直徑范圍在286-1310微米之間,液滴的速度在1.56-10.06m/s之間。2.對RSR的干床壓降和逆流濕床壓降進行實驗,發(fā)現隨著轉子轉速和氣量的增加,RSR的干床壓降和逆流濕床壓降不斷增加。隨著液量的增加,濕床壓降先降低后升高。實驗條件相同時,干床壓降要高于逆流濕床壓降。3.對RSR的干床壓降進行FLUENT模擬,得到與實驗部分相同的結論。同時,模擬結果顯示,隨著定/轉子層數的增加,RSR的干床壓降也會增加。4.利用VOF模型對RSR內的液相流動進行模擬。結果顯示：模擬得到的結果與可視化部分的結果吻合度較高,具有很好的參考價值。
【關鍵詞】：定-轉子反應器 可視化 壓降 FLUENT 流體體積分數 模擬
【學位授予單位】：北京化工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TQ052
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-16
• 符號說明16-17
• 第一章 文獻綜述17-33
• 1.1 前言17
• 1.2 超重力技術簡介17-20
• 1.2.1 超重力技術的原理17
• 1.2.2 旋轉填充床17-18
• 1.2.3 旋轉填充床的特點18-19
• 1.2.4 定-轉子反應器19-20
• 1.2.5 超重力技術的應用20
• 1.3 旋轉填充床內的流體力學特征20-25
• 1.3.1 流體流動形態(tài)21-22
• 1.3.2 液滴直徑與液膜厚度22-23
• 1.3.3 氣體壓降23-24
• 1.3.4 持液量與停留時間24-25
• 1.3.5 液滴速度25
• 1.4 定-轉子反應器中的傳質與微觀混合研究25-26
• 1.5 計算流體力學26-31
• 1.5.1 CFD的求解過程26-28
• 1.5.2 CFD的實現方法28
• 1.5.3 CFD中的計算模型28-29
• 1.5.4 CFD的優(yōu)勢與不足29
• 1.5.5 CFD的商用軟件29-30
• 1.5.6 CFD在化工反應器中的應用30-31
• 1.6 本論文的研究內容及意義31-33
• 第二章 定轉子反應器的可視化研究33-47
• 2.1 主要實驗設備33-34
• 2.2 實驗流程34
• 2.3 數據處理34-35
• 2.4 結果和討論35-46
• 2.4.1 流體流動分析35-36
• 2.4.2 液滴直徑的影響因素36-39
• 2.4.3 液滴速度的影響因素39-43
• 2.4.4 液滴的速度分量的影響因素43-45
• 2.4.5 液滴直徑與速度關聯式45-46
• 2.5 本章小結46-47
• 第三章 定-轉子反應器內氣體壓降的測量47-59
• 3.1 實驗部分47-49
• 3.1.1 實驗裝置47-48
• 3.1.2 實驗流程48
• 3.1.3 實驗范圍48-49
• 3.2 實驗結果及討論分析49-57
• 3.2.1 干床壓降的影響因素49-50
• 3.2.1.1 氣量對干床壓降的影響49
• 3.2.1.2 轉速對干床壓降的影響49-50
• 3.2.2 濕床的影響因素50-53
• 3.2.2.1 氣量對濕床壓降的影響50-51
• 3.2.2.2 轉速對濕床壓降的影響51-52
• 3.2.2.3 液量對濕床壓降的影響52-53
• 3.2.3 轉子環(huán)層數對壓降的影響53-55
• 3.2.4 干床壓降與濕床壓降的對比55-57
• 3.2.4.1 轉速對氣體壓降的影響55-56
• 3.2.4.2 氣量對氣體壓降的影響56-57
• 3.3 本章小結57-59
• 第四章 定轉子反應器內壓降的FLUENT模擬59-69
• 4.1 前處理階段59-60
• 4.1.1 RSR的幾何模型59-60
• 4.1.2 網格的劃分60
• 4.2 求解器設置60-61
• 4.2.1 計算模型60-61
• 4.2.2 邊界條件61
• 4.3 模擬結果分析61-68
• 4.3.1 氣體流場特征61-65
• 4.3.2 實驗數據與模擬結果的對比65-66
• 4.3.2.1 氣量對壓降的影響65
• 4.3.2.2 RSR轉速對壓降的影響65-66
• 4.3.3 徑向添加氣體導流板對壓降的影響66-68
• 4.4 本章小結68-69
• 第五章 定-轉子反應器內液體流動的FLUENT模擬69-83
• 5.1 前處理階段69-70
• 5.1.1 RSR的幾何模型69-70
• 5.1.2 網格的劃分70
• 5.2 求解器設置70-71
• 5.2.1 計算模型70
• 5.2.2 邊界條件70-71
• 5.3 模擬結果分析71-79
• 5.3.1 液相流場特征71-72
• 5.3.2 轉速對液滴的影響72-75
• 5.3.3 液量對液滴的影響75-77
• 5.3.4 定/轉子層數對液滴的影響77-79
• 5.4 模擬與可視化數據79-82
• 5.4.1 對于液滴直徑的影響80-81
• 5.4.2 對于液滴速度的影響81-82
• 5.5 本章小結82-83
• 第六章 結論與建議83-85
• 6.1 主要結論83
• 6.2 建議83-85
• 參考文獻85-89
• 致謝89-91
• 研究成果及發(fā)表的學術論文91-93
• 作者和導師簡介93-95
• 附件95-96

【相似文獻】

中國期刊全文數據庫 前6條

1 郭韻;曹偉武;嚴平;于彩霞;錢尚源;;天然氣加熱爐可視化實驗研究[J];上海理工大學學報;2009年04期

2 彭靜,河原能久;丁壩群近體流動結構的可視化實驗研究[J];水利學報;2000年03期

3 黃廉民;孫曾閏;張有衡;;垂直封閉兩相熱虹吸管內部流動的可視化實驗研究[J];南京工業(yè)大學學報(自然科學版);1986年04期

4 張志森,汪勇,吳建中;定轉子式均質機特性分析與流場可視化研究[J];河南工業(yè)大學學報(自然科學版);2005年01期

5 潘陽,奚e，

本文編號：570805