本文關(guān)鍵詞：氣液兩相反應(yīng)器內(nèi)流場特性的CFD模擬

  更多相關(guān)文章： CFD 氣液兩相流 氣含率 混合時(shí)間 液速

【摘要】：氣液攪拌釜和鼓泡反應(yīng)器是廣泛應(yīng)用于石油、化工等領(lǐng)域的氣液反應(yīng)器,目前使用CFD數(shù)值模擬方法對該類反應(yīng)器進(jìn)行研究為其操作以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化提供了有效參考。本文使用Euler-Euler雙流體模型結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)κ一ε湍流模型對兩類反應(yīng)器內(nèi)氣液兩相流流場進(jìn)行模擬,重點(diǎn)考察攪拌轉(zhuǎn)速、通氣流量、布?xì)夥绞綄暧^和微觀流場特性參數(shù)的影響。使用Fluent軟件,采用單一氣泡尺寸假設(shè),對羰基化法制醋酐的三層組合槳?dú)庖簲嚢韪牧鲌鲞M(jìn)行模擬,主要研究攪拌轉(zhuǎn)速和通氣流量對氣含率、通氣攪拌功率和混合時(shí)間的影響。結(jié)果表明：局部氣含率的軸向分布呈現(xiàn)多峰形式,整體氣含率和局部氣含率峰值隨著攪拌轉(zhuǎn)速或通氣流量的增加而增大；相對功率消耗(RPD)曲線隨著通氣流量的增加而下降,模擬結(jié)果和文獻(xiàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果變化趨勢相同；提高攪拌轉(zhuǎn)速可以有效地減少混合時(shí)間,但混合效率降低,通氣流量的變化對混合時(shí)間的影響比較復(fù)雜。在氣液攪拌釜整體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,將攪拌槳換成三層環(huán)管型氣體分布器,進(jìn)而設(shè)計(jì)了一種類似鼓泡塔的鼓泡反應(yīng)器。模擬研究了分布器通氣流量分配比例和布?xì)夥绞綄ζ淞鲌鎏匦詤?shù)的影響。結(jié)果表明：只有底層分布器通氣時(shí),整體氣含率隨著表觀氣速的增大而增大；當(dāng)三層分布器均通氣時(shí),底層分布器通氣量分配比例較大時(shí),整體氣含率較大；不同軸向高度的局部氣含率的徑向分布呈現(xiàn)多峰形式,其大小和分布規(guī)律受表觀氣速和布?xì)夥绞蕉叩碾p重影響；反應(yīng)器內(nèi)軸向的速度流場分布十分不均勻,存在許多局部循環(huán)流,沿軸向水平截面的液相速度呈現(xiàn)中心峰式分布的基本規(guī)律,零速區(qū)的范圍和位置隨著軸向高度的改變而變化,軸向液速分布受軸向高度、表觀氣速和布?xì)夥绞降挠绊�；適當(dāng)提高底層分布器通氣流量并保持中上層分布器通氣能夠獲得較大的液相循環(huán)速度和較小的混合時(shí)間,此類工況更合理。數(shù)值模擬結(jié)果合理,能夠?yàn)楣呐莘磻?yīng)器的進(jìn)一步設(shè)計(jì)優(yōu)化和操作提供有效的指導(dǎo)。
【關(guān)鍵詞】：CFD 氣液兩相流 氣含率 混合時(shí)間 液速
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ052
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-25
• 1.1 研究意義9
• 1.2 氣-液反應(yīng)器簡介和研究進(jìn)展9-23
• 1.2.1 氣-液反應(yīng)器分類9-11
• 1.2.2 氣液攪拌釜流場特性研究進(jìn)展11-18
• 1.2.3 鼓泡反應(yīng)器流場特性研究進(jìn)展18-23
• 1.3 本文主要內(nèi)容23-25
• 2 CFD論25-34
• 2.1 CFD概述25-27
• 2.1.1 CFD簡介25-26
• 2.1.2 CFD求解過程26-27
• 2.2 氣液兩相流的CFD模擬方法27-28
• 2.3 雙流體模型28-33
• 2.3.1 基本控制方程28-29
• 2.3.2 相間作用力29-32
• 2.3.3 氣液兩相湍流方程32-33
• 2.4 攪拌槳的CFD模擬方法33-34
• 3 氣液攪拌釜流場的數(shù)值模擬34-61
• 3.1 數(shù)值模擬過程34-40
• 3.1.1 幾何模型34-36
• 3.1.2 網(wǎng)格劃分36-37
• 3.1.3 模擬物系和工況37
• 3.1.4 相間作用力37-38
• 3.1.5 邊界條件和初始條件38
• 3.1.6 數(shù)值求解和收斂準(zhǔn)則38-39
• 3.1.7 非定常流場發(fā)展39-40
• 3.2 計(jì)算結(jié)果與分析40-59
• 3.2.1 宏觀流場40-41
• 3.2.2 通氣攪拌功率41-43
• 3.2.3 氣含率43-48
• 3.2.4 HCY槳葉后方氣穴研究48-49
• 3.2.5 混合時(shí)間49-59
• 3.3 本章小結(jié)59-61
• 4 鼓泡反應(yīng)器流場的數(shù)值模擬61-80
• 4.1 數(shù)值模擬過程61-63
• 4.1.1 幾何模型和網(wǎng)格劃分61-62
• 4.1.2 模擬物系和工況62
• 4.1.3 相間作用力62-63
• 4.1.4 邊界條件和初始條件63
• 4.1.5 數(shù)值求解和收斂準(zhǔn)則63
• 4.2 計(jì)算結(jié)果與分析63-76
• 4.2.1 氣含率63-69
• 4.2.2 流場69-71
• 4.2.3 液相速度分布71-76
• 4.2.4 混合時(shí)間76
• 4.3 兩類反應(yīng)器的對比76-79
• 4.3.1 氣含率77
• 4.3.2 混合時(shí)間77-78
• 4.3.3 功耗78-79
• 4.4 本章小結(jié)79-80
• 結(jié)論80-82
• 參考文獻(xiàn)82-87
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況87-88
• 致謝88-89

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 朱興元;姜偉明;;底吹工藝中氣液兩相間的質(zhì)量傳輸[J];鋼鐵研究;1988年03期

2 邊秋力;氣液兩相泵及其在發(fā)酵飼料行業(yè)中的應(yīng)用[J];糧油加工與食品機(jī)械;1998年01期

3 余中柱;氣液兩相流體流動時(shí)的壓力測量[J];實(shí)驗(yàn)室研究與探索;1989年03期

4 羅銳;楊獻(xiàn)勇;王洲;;水平或小坡度上坡管氣液兩相塞狀流模型[J];油田地面工程;1990年03期

5 黃玉華,陳毓琛,沈自求;用化學(xué)法測定單氣泡運(yùn)動時(shí)的氣液兩相接觸面積[J];大連工學(xué)院學(xué)報(bào);1983年02期

6 陳家瑯,陳惟岐;非圓形通道中氣液兩相的鉛直向上流動[J];國外油田工程;1994年04期

7 張友波;楊靜;周祥;唐平;田雅軍;;氣液兩相管流工藝計(jì)算軟件的研制和應(yīng)用[J];油氣儲運(yùn);2006年10期

8 戴真全;;氣液兩相管道振動的分析和改進(jìn)[J];化工設(shè)備與管道;2010年03期

9 毛偉,余碧君;產(chǎn)水氣井氣液兩相瞬變流動分析[J];新疆石油地質(zhì);2000年06期

10 陳家瑯;定向井中的傾斜氣液兩相管流[J];大慶石油地質(zhì)與開發(fā);1990年02期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前8條

1 姜松;文貽勇;劉克富;;脈沖放電等離子體在氣液兩相中氧化能力的研究[A];第十六屆全國等離子體科學(xué)技術(shù)會議暨第一屆全國等離子體醫(yī)學(xué)研討會會議摘要集[C];2013年

2 孫冰;高志鷹;內(nèi)愛;朱小梅;嚴(yán)志宇;宋艷靜;;脈沖放電氣液混合反應(yīng)器氣液兩相活性離子的特性[A];第十五屆全國等離子體科學(xué)技術(shù)會議會議摘要集[C];2011年

3 李建敏;王樹立;饒永超;趙書華;張永飛;王蕾;;表面活性劑對氣液兩相螺旋流流動特性的影響[A];第十三屆全國水動力學(xué)學(xué)術(shù)會議暨第二十六屆全國水動力學(xué)研討會論文集——E工業(yè)流體力學(xué)[C];2014年

4 蘇芳;顧明廣;;CO2氣液兩相腐蝕機(jī)理研究現(xiàn)狀[A];2011全國壓力容器壓力管道技術(shù)發(fā)展與使用暨新技術(shù)新產(chǎn)品交流會論文集[C];2011年

5 王菊英;姜正良;龔延鳳;何嘉鵬;;制冷毛細(xì)管中氣液兩相流體動力學(xué)分析和計(jì)算[A];全國暖通空調(diào)制冷1996年學(xué)術(shù)年會資料集[C];1996年

6 李永光;郭盈;張麗華;呂欣欣;蔣燕;;利用小波分析和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行氣液兩相雙參數(shù)測量的研究[A];第二十屆全國水動力學(xué)研討會文集[C];2007年

7 崔小逖;李鑫鋼;張志恒;隋紅;;傾斜通道內(nèi)氣液逆流直接接觸冷凝傳熱的二維CFD模擬[A];中國化工學(xué)會2009年年會暨第三屆全國石油和化工行業(yè)節(jié)能節(jié)水減排技術(shù)論壇會議論文集（下）[C];2009年

8 尹邦堂;李相方;孫寶江;;深水井筒環(huán)空氣液兩相穩(wěn)態(tài)傳熱規(guī)律[A];第十三屆全國水動力學(xué)學(xué)術(shù)會議暨第二十六屆全國水動力學(xué)研討會論文集——E工業(yè)流體力學(xué)[C];2014年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 何航行;兩相流動及沸騰過程氣泡動態(tài)特性的多尺度模擬研究[D];重慶大學(xué);2016年

2 付英杰;水下氣液兩相噴射推進(jìn)技術(shù)數(shù)值模擬研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

3 劉楊;T形管內(nèi)氣液兩相泡狀與環(huán)狀流的相分離數(shù)值模擬[D];大連理工大學(xué);2011年

4 王天祥;氣液旋轉(zhuǎn)渦輪分離器的研究[D];中國石油大學(xué);2008年

5 王鐵峰;氣液（漿）反應(yīng)器流體力學(xué)行為的實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)值模擬[D];清華大學(xué);2004年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王麗媛;攪拌槽內(nèi)中粘體系氣液分散的數(shù)值模擬[D];北京化工大學(xué);2015年

2 喬時(shí)和;高壓氣液兩相射流瞬態(tài)動力破煤特性及微觀致裂機(jī)制研究[D];中國礦業(yè)大學(xué);2016年

3 劉鵬宇;氣液兩相動態(tài)平衡過程研究[D];北京化工大學(xué);2016年

4 鄭權(quán);氣液兩相反應(yīng)器內(nèi)流場特性的CFD模擬[D];大連理工大學(xué);2016年

5 馬昕霞;氣液兩相繞流的數(shù)值模擬及實(shí)驗(yàn)研究[D];華北電力大學(xué);2002年

6 付陽;氣液兩相混合射流反推力測試試驗(yàn)臺的研發(fā)[D];中國海洋大學(xué);2014年

7 姜廣輝;裂隙氣液兩相滲流特性試驗(yàn)研究[D];中國礦業(yè)大學(xué);2014年

8 戴尚莉;氣液兩相滑動弧放電特性的研究[D];浙江大學(xué);2007年

9 嚴(yán)謹(jǐn);井筒氣液兩相流動數(shù)值模擬研究[D];西南石油學(xué)院;2005年

10 張玉鶴;氣液兩相介質(zhì)下液力透平力特性的研究[D];蘭州理工大學(xué);2014年

，

本文編號：576768