本文關鍵詞：計算流體力學在生物柴油反應器中的應用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：目前能源短缺和環(huán)境污染問題越來越嚴重,生物柴油作為可再生環(huán)境友好型燃料受到很大關注,而且世界各國消耗量日益增加,因此生物柴油的生產(chǎn)成為研究熱點。地溝油相比于植物油價格便宜,而且可以避免食品安全問題,同時可以減少其對環(huán)境的污染,所以經(jīng)常被用作生物柴油原料。酶法生產(chǎn)生物柴油條件溫和,可以有效處理成分復雜的地溝油,但是由于地溝油和甲醇兩相不相溶使得二者的混合和反應成為一大難題反應時間過長。本文將計算流體力學模擬應用于生物柴油反應器的設計和應用中,并且通過實驗驗證模擬的正確性。首先對不同液液體系反應裝置比如攪拌式反應器、氣升式反應器、靜態(tài)混合式反應器進行模擬,采用多重參考系法,結果表明靜態(tài)式混合器分散相含率和連續(xù)相速率最高分別為0.2025和0.19 m/s,出口處分散相整體分布均勻。實驗驗證方面,油水混合實驗證明靜態(tài)混合式2.5 min內(nèi)將水滴分散成1-3gm左右液滴。對于普通地溝油,靜態(tài)混合式反應器7.5 h的反應效果與攪拌式反應器24 h效果相當。能耗方面,對于年產(chǎn)5噸工業(yè)化裝置,反應階段能耗降低約50%。反應設備投資節(jié)省約78%,反應裝置占地面積只需攪拌式下的三分之一。從以上理論模擬、實驗驗證、能耗計算三個方面對反應器進行對比分析,得出靜態(tài)混合式反應器設計方案。
【關鍵詞】：靜態(tài)混合式反應器 攪拌式反應器 氣升式反應器 生物柴油
【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】：TE667;TQ052
【目錄】：

• 學位論文數(shù)據(jù)集3-4
• 摘要4-6
• ABSTRACT6-13
• 符號說明13-14
• 第一章 緒論14-32
• 1.1 生物柴油概述14-15
• 1.2 生物柴油生產(chǎn)方法15-26
• 1.2.1 生物柴油的生產(chǎn)原料15-17
• 1.2.2 生物柴油生產(chǎn)工藝17-21
• 1.2.3 生物柴油反應器21-26
• 1.2.3.1 攪拌式反應器22-23
• 1.2.3.2 氣升式反應器23-24
• 1.2.3.3 靜態(tài)混合式反應器24-26
• 1.3 計算流體力學26-29
• 1.3.1 控制方程26-27
• 1.3.2 離散方法27
• 1.3.3 模擬方法27-28
• 1.3.4 模擬計算求解過程28-29
• 1.4 CFD模擬在三種混合器中的應用29-30
• 1.5 本論文研究內(nèi)容及研究意義30-32
• 第二章 酶催化生物柴油反應器CFD模擬32-52
• 2.1 攪拌式反應器的模擬32-39
• 2.1.1 物理模型與參數(shù)設定32-34
• 2.1.2 結果與討論34-39
• 2.1.2.1 Streamline圖比較35
• 2.1.2.2 液相速率比較35-37
• 2.1.2.3 軸向速率比較37-38
• 2.1.2.4 甲醇相含率比較38
• 2.1.2.5 功率比較38-39
• 2.2 氣升式反應器模擬39-43
• 2.2.1 物理模型與參數(shù)設定39-40
• 2.2.2 結果與討論40-43
• 2.2.2.1 Streamline圖比較40-41
• 2.2.2.2 分散相含率圖比較41-42
• 2.2.2.3 不同導流筒半徑下各參數(shù)比較42-43
• 2.3 靜態(tài)混合器的模擬43-49
• 2.3.1 物理模型與參數(shù)設定43-44
• 2.3.2 結果與討論44-49
• 2.3.2.1 不同流速對流場的影響44-45
• 2.3.2.2 不同混合單元數(shù)對流場的影響45-46
• 2.3.2.3 不同長徑比對流場的影響46-48
• 2.3.2.4 攪拌式、氣升式和靜態(tài)式反應器的比較48-49
• 2.4 總結49-52
• 第三章 酶催化生物柴油反應器實驗驗證52-70
• 3.1 油水混合實驗52-55
• 3.1.1 實驗材料與過程52-53
• 3.1.2 結果與討論53-55
• 3.2 普通地溝油反應實驗驗證55-59
• 3.2.1 實驗材料與過程55
• 3.2.2 結果與討論55-59
• 3.3 低酸值地溝油反應實驗驗證59-61
• 3.3.1 實驗材料與過程59-60
• 3.3.2 結果與討論60-61
• 3.4 酶重復利用反應61-63
• 3.4.1 實驗材料與過程61-62
• 3.4.2 結果與討論62-63
• 3.5 不同反應器比較63-68
• 3.5.1 甲酯產(chǎn)率比較63
• 3.5.2 時空產(chǎn)率比較63-64
• 3.5.3 工藝綜合評價64-68
• 3.6 總結68-70
• 第四章 結論與展望70-72
• 4.1 總結70
• 4.2 研究展望70-72
• 參考文獻72-82
• 致謝82-84
• 研究成果及發(fā)表的學術論文84-86
• 作者及導師簡介86-87
• 附件87-88

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