發(fā)布時間：2024-01-27 12:55

　　內(nèi)循環(huán)流化床反應(yīng)器(ILFBR)是一種具有結(jié)構(gòu)簡單、混合傳質(zhì)性能好、操作維護方便和單位體積能耗低等一系列優(yōu)點的新型多相流反應(yīng)器，在石油化工、生物發(fā)酵和廢水處理等諸多工程領(lǐng)域取得了廣泛的應(yīng)用。滿足特定應(yīng)用的功能反應(yīng)器的設(shè)計開發(fā)、新型內(nèi)構(gòu)件設(shè)計和旨在提高反應(yīng)器效率的優(yōu)化設(shè)計都是以充分了解反應(yīng)器內(nèi)部流動和傳質(zhì)特性為前提的。但是，由于多相流動過程的固有復(fù)雜性，導(dǎo)致ILFBR內(nèi)部氣液兩相、氣液固三相甚至更多相參與的流動和傳質(zhì)過程非常復(fù)雜。傳統(tǒng)的流動和傳質(zhì)特性研究是通過實驗方法進行的，但實驗方法往往受到技術(shù)、精度、實驗次數(shù)等多方面的限制，通常只能獲得一些經(jīng)驗性關(guān)系，不能對反應(yīng)器設(shè)計形成有效的理論指導(dǎo)。計算流體力學(xué)(CFD)方法克服了以上缺陷，它通過計算機模擬可以獲取反應(yīng)器的局部流動和傳質(zhì)特性，預(yù)測實際反應(yīng)器的表現(xiàn)。本研究采用了先進的CFD數(shù)值模擬方法對傳統(tǒng)ILFBR，漏斗型導(dǎo)流內(nèi)構(gòu)件強化的ILFBR和底隙置入十字形內(nèi)構(gòu)件改進型ILFBR三種反應(yīng)器進行了模擬研究，并將數(shù)值模擬結(jié)果與實驗測定的結(jié)果進行了對比，校驗了CFD模型的可靠性。被證明可靠的CFD模型被用來分析了更多更微觀的反應(yīng)器的流動和傳質(zhì)特性...

【文章頁數(shù)】：115 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
中文摘要
Abstract
目錄
主要符號表
第一章 緒論
    1.1 內(nèi)循環(huán)流化床概述
        1.1.1 內(nèi)循環(huán)流化床的應(yīng)用與特點
        1.1.2 內(nèi)循環(huán)流化床的結(jié)構(gòu)與原理
    1.2 內(nèi)循環(huán)流化床的實驗研究
        1.2.1 流型及流型轉(zhuǎn)變特性
        1.2.2 流動和傳質(zhì)的實驗研究
            1.2.2.1 液相循環(huán)速度的研究
            1.2.2.2 氣含率的研究
            1.2.2.3 氣液傳質(zhì)特性的研究
    1.3 內(nèi)循環(huán)流化床的數(shù)值模擬研究
        1.3.1 計算流體力學(xué)概述
        1.3.2 內(nèi)循環(huán)流化床流體力學(xué)的機理模型研究
        1.3.3 內(nèi)循環(huán)流化床流體力學(xué)的 CFD 模擬研究
        1.3.4 內(nèi)循環(huán)流化床傳質(zhì)過程的 CFD 模擬研究
        1.3.5 內(nèi)循環(huán)流化床 CFD 數(shù)值模擬的發(fā)展趨勢
    1.4 本文研究的目的和主要內(nèi)容
        1.4.1 本文研究的目的
        1.4.2 本文研究的主要內(nèi)容
第二章 實驗裝置及測定方法
    2.1 實驗裝置
        2.1.1 基本實驗反應(yīng)器
        2.1.2 漏斗型內(nèi)構(gòu)件強化的內(nèi)循環(huán)流化床反應(yīng)器
        2.1.3 底十字型內(nèi)構(gòu)件強化的內(nèi)循環(huán)流化床反應(yīng)器
        2.1.4 流體力學(xué)實驗測量系統(tǒng)
        2.1.5 主要儀器設(shè)備參數(shù)
    2.2 內(nèi)循環(huán)流化床反應(yīng)器流體力學(xué)參數(shù)的測量
        2.2.1 總體平均氣含率的測定
        2.2.2 上升區(qū)氣含率的測定
        2.2.3 下降區(qū)液體速度的測定
        2.2.4 液相體積傳質(zhì)系數(shù)的測定
第三章 傳統(tǒng)內(nèi)循環(huán)流化床流動及傳質(zhì)過程模擬
    3.1 引言
    3.2 模型建立與研究方法
        3.2.1 物理模型和操作條件
        3.2.2 計算網(wǎng)格劃分
        3.2.3 CFD 模型
            3.2.3.1 多相流模型選擇
            3.2.3.2 流動控制方程
            3.2.3.3 相間動量轉(zhuǎn)移模型
            3.2.3.4 湍流模型
        3.2.4 初始條件和邊界條件
        3.2.5 數(shù)值求解方法
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 計算收斂性分析
        3.3.2 網(wǎng)格無關(guān)性分析
        3.3.3 不同 CFD 模型的敏感性分析
            3.3.3.1 曳力模型對 CFD 模擬的影響
            3.3.3.2 升力模型對 CFD 模擬的影響
            3.3.3.3 湍流模型對 CFD 模擬的影響
            3.3.3.4 氣泡直徑選擇對 CFD 模擬的影響
        3.3.4 傳統(tǒng)內(nèi)循環(huán)流化床流場綜合分析
            3.3.4.1 反應(yīng)器氣含率綜合分析
            3.3.4.2 反應(yīng)器軸向氣含率分布
    3.4 本章小結(jié)
第四章 漏斗型內(nèi)構(gòu)件強化的內(nèi)循環(huán)流化床流動與傳質(zhì)過程模擬研究
    4.1 引言
    4.2 模型建立與研究方法
        4.2.1 物理模型和操作條件
        4.2.2 CFD 模型
            4.2.2.1 流動過程模擬方法
            4.2.2.2 體積傳質(zhì)系數(shù)模擬方法
            4.2.2.3 模型數(shù)值求解方法
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 網(wǎng)格無關(guān)性
        4.3.2 不同表觀氣速下的流體力學(xué)特性
        4.3.3 不同內(nèi)構(gòu)件條件下流體力學(xué)特性比較
        4.3.4 局部流體力學(xué)特性分析
            4.3.4.1 湍動能分布
            4.3.4.2 氣含率徑向分布
        4.3.5 氧傳質(zhì)性能分析
    4.4 本章小結(jié)
第五章 底隙設(shè)置十字形內(nèi)構(gòu)件改進型內(nèi)循環(huán)流化床的水力特性模擬分析
    5.1 引言
    5.2 模型建立與研究方法
        5.2.1 物理模型和操作條件
        5.2.2 CFD 模型
        5.2.3 數(shù)值求解方法
    5.3 結(jié)果與討論
        5.3.1 網(wǎng)格無關(guān)性
        5.3.2 三維 CFD 模型可靠性驗證
        5.3.3 底隙置入十字形內(nèi)構(gòu)件對反應(yīng)器流動的影響
        5.3.4 底隙置入十字形內(nèi)構(gòu)件對反應(yīng)器湍動能的影響
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
    結(jié)論
    本論文創(chuàng)新點
    展望
參考文獻
附錄
攻讀博士學(xué)位期間取得的研究成果
致謝
附件



本文編號：3887005