鼓泡反應(yīng)器是一種重要的氣液兩相反應(yīng)設(shè)備,本文以環(huán)氧丙烷生產(chǎn)工藝氯醇化工段鼓泡反應(yīng)器的優(yōu)化改造為背景,開展了鼓泡反應(yīng)器的數(shù)值模擬研究,并提出在反應(yīng)器中加入內(nèi)構(gòu)件以減小氣泡聚并強(qiáng)化氣液傳質(zhì)的新方法。本研究工作可以為開展反應(yīng)器設(shè)計(jì)優(yōu)化、開發(fā)新型高效反應(yīng)器提供理論依據(jù)。主要工作如下:基于VOF方法的多相流模型和標(biāo)準(zhǔn)k-?湍流模型對(duì)鼓泡反應(yīng)器進(jìn)行了穩(wěn)態(tài)的數(shù)值模擬計(jì)算,考察了進(jìn)氣速度、開孔直徑對(duì)鼓泡反應(yīng)器中氣液兩相流流動(dòng)特性的影響。結(jié)果表明,反應(yīng)器內(nèi)氣含率值隨著表觀氣速的增大而增大;側(cè)壁開孔直徑大小決定了進(jìn)入反應(yīng)器內(nèi)氣泡的初始尺寸,開孔直徑越大,初始?xì)馀葜睆骄驮酱?反應(yīng)器內(nèi)的聚并現(xiàn)象發(fā)生時(shí)間提前;根據(jù)反應(yīng)器內(nèi)氣含率分布情況將鼓泡反應(yīng)器分為“鼓泡段”、“混合段”“聚并段”,其中混合段區(qū)域氣含率分布均勻,最有利于氣液相間傳質(zhì)及反應(yīng)的進(jìn)行。研究還得出了三種不同進(jìn)氣速度下氣相的射入深度分別為12mm、17mm和22mm,而相同進(jìn)氣速度條件下,四種開孔直徑鼓泡反應(yīng)器的射入深度均為12mm,說明了反應(yīng)器內(nèi)氣相射入深度的大小主要受進(jìn)氣速度的影響,與反應(yīng)器開孔直徑大小無關(guān)。針對(duì)反應(yīng)器內(nèi)存在的氣泡聚并導(dǎo)致氣液相間接...

【文章頁數(shù)】：98 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
符號(hào)說明
1 文獻(xiàn)綜述
    1.1 課題研究背景
    1.2 鼓泡反應(yīng)器傳遞特性介紹
        1.2.1 鼓泡反應(yīng)器主要結(jié)構(gòu)
        1.2.2 鼓泡反應(yīng)器結(jié)構(gòu)型式
        1.2.3 鼓泡反應(yīng)器的傳遞特點(diǎn)
        1.2.4 鼓泡反應(yīng)器的流型
    1.3 國內(nèi)外研究進(jìn)展
        1.3.1 鼓泡反應(yīng)器的實(shí)驗(yàn)研究
        1.3.2 鼓泡反應(yīng)器的數(shù)值模擬研究
    1.4 CFD軟件概述
        1.4.1 CFD簡介
        1.4.2 CFD求解流程
    1.5 本文研究目的和內(nèi)容
        1.5.1 本文的研究目的
        1.5.2 本文研究的主要內(nèi)容
2 鼓泡反應(yīng)器物理模型建立與數(shù)值模型選擇
    2.1 鼓泡反應(yīng)器三維幾何模型
    2.2 三維幾何模型網(wǎng)格劃分
    2.3 網(wǎng)格無關(guān)性檢驗(yàn)
    2.4 相間作用力
    2.5 邊界條件
    2.6 數(shù)值求解和收斂準(zhǔn)則
    2.7 模擬可靠性驗(yàn)證
    2.8 本章小結(jié)
3 進(jìn)氣速度對(duì)鼓泡反應(yīng)器內(nèi)兩相流流動(dòng)特性的影響
    3.1 模擬物系
    3.2 氣含率分布
        3.2.1 軸向氣含率分布
        3.2.2 徑向氣含率分布
    3.3 速度分布
        3.3.1 氣相的射入深度研究
        3.3.2 徑向速度分布
        3.3.3 軸向速度分布
    3.4 本章小結(jié)
4 開孔直徑對(duì)鼓泡反應(yīng)器內(nèi)兩相流流動(dòng)特性的影響
    4.1 氣含率分布
        4.1.1 軸向氣含率分布
        4.1.2 徑向氣含率分布
    4.2 速度分布
        4.2.1 氣相的射入深度研究
        4.2.2 徑向速度分布
    4.3 本章小結(jié)
5 鼓泡反應(yīng)器過程強(qiáng)化的數(shù)值模擬研究
    5.1 建立鼓泡反應(yīng)器三維幾何模型
    5.2 網(wǎng)格劃分
    5.3 模擬物系
    5.4 模擬結(jié)果與討論
        5.4.1 徑向氣含率分布
        5.4.2 軸向氣含率分布
        5.4.3 徑向速度分布
    5.5 本章小結(jié)
6 鼓泡反應(yīng)器的實(shí)驗(yàn)研究
    6.1 實(shí)驗(yàn)裝置
    6.2 實(shí)驗(yàn)流程介紹
    6.3 實(shí)驗(yàn)測試設(shè)備
    6.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
        6.4.1 鼓泡反應(yīng)器內(nèi)整體氣含率
        6.4.2 破泡裝置對(duì)鼓泡反應(yīng)器中氣泡尺寸的影響
    6.5 本章小結(jié)
7 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀碩士學(xué)位期間的主要研究成果



本文編號(hào)：3885950