撞击流反应器内微观混合过程的研究

采用α－萘酚与对氨基苯磺酸重氮盐的偶合竞争串联二级反应体系,在４种型式的两喷嘴对置同轴撞击流反应器内研究了喷嘴中心和环隙射流的动量比、射流速度、喷嘴间距、反应器容积对撞击流反应器内微观混合过程的影响。结果表明：增大喷嘴中心和环隙射流的动量比可改善微观混合状态;在撞击区特征停留时间处于０．０３－１．０ｓ的实验范围内存在一最佳特征停留时间ｔＲＣ,当ｔＲ〈ｔＲＣ时,减少ｔＲ并不能有效改善微观混合状况;当     

浸没循环撞击流反应器中微观混合的影响因素

介绍了撞击流的基本原理和浸没循环撞击流反应器的结构,利用α-萘酚与对氨基苯磺酸重氮盐之间的串联竞争偶合反应对浸没循环撞击流反应器中微观混合的影响因素进行了研究．结果表明,提高螺旋桨转速、减小流量体积比可以提高微观混合效果;反应物初始浓度与分隔指数的关系验证了一定转数下微观混合时间只能达到一定的数值．     

基于Fluent超高压微流道撞击流反应器速度场的研究

采用ANSYS软件建立了超高压微型反应器的三维模型,并对整个计算区域采用结构和非结构网格进行离散处理.运用Fluent软件分别对同向撞击流反应器和同轴相向撞击流反应器的速度场进行了模拟,研究了在相同高压下两种不同结构的撞击流反应器内部的速度场.结果表明,在相同的高压下,同轴相向撞击流反应器内的速度明显大于同向撞击流反应器内的速度,同轴相向撞击流反应器能产生更高的动能,这会增强反应器内部流场的湍动混合和撞击效果,为进一步优化超高压微型撞击流反应器的结构提供参考.     

撞击流气固两相流动中曳力模型的分析

为研究水平对称撞击流中气固两相曳力模型对球形颗粒运动的影响,运用FLUENT软件对spherical、stokes-Cunningham模型以及一种新型曳力模型下的气固两相流进行了数值模拟。新型曳力模型利用FLUENT中用户自定义函数(UDF)程序实现。采用欧拉-拉格朗日方法计算流场速度分布、进出口压力差、颗粒在撞击流装置停留时间以及颗粒运动轨迹。结果表明,采用新型曳力模型模拟撞击流气固两相流动,其速度分布基本关于撞击面对称分布。对于不同曳力模型,气固两相撞击流装置进出口的压力差在24. 9～25. 0 Pa之间。采用新型曳力模型模拟颗粒在撞击流装置停留时间主要分布在0. 4～1. 0 s,其颗粒运动现象与实验结果在定性上是一致的。     

撞击流对喷雾燃烧强化机理的数值模拟

为了掌握液体燃料喷雾撞击燃烧过程中不同流场条件对燃烧过程的关键影响因素及其影响规律,进而探索不同流场条件对喷雾撞击燃烧过程的强化机理,采用数值模拟方法对同轴对置式双喷嘴撞击流喷雾燃烧进行研究.结果表明:燃料质量流量相同时,双喷嘴撞击流对燃烧存在明显的强化作用;随着入口速度的增加,燃料蒸发与反应速率提高,燃烧温度增加;两喷嘴存在一个最佳间距,使得燃烧效果最佳,随着喷嘴间距的增加或减小,燃烧反应都会减弱;喷嘴夹角为180°时,燃烧效果最佳,随着喷嘴夹角的减小,蒸发速率会增加,燃烧反应会受阻.     

撞击流中单颗粒运动行为的数值模拟

通过采用格子波耳兹曼方法模拟撞击流流场,采用拉格朗日法跟踪颗粒相,对单颗粒在撞击流中的行为进行了数值模拟,得到了不同Re数和不同喷嘴间距H与喷嘴高度W比值(H/W=1,2,4)时颗粒的运动轨迹图,以及颗粒在流场中的最大渗入深度和停留时间.同时,对颗粒在湍流撞击流中的运动规律也进行了初步探讨.计算结果表明,当H/W一定时,随着Re的增大,渗入深度变长,停留时间却变短;而当Re不变时,随着H/W的变大,渗入深度和停留时间都变长.     

乙氧基化反应喷嘴雾化和反应性能

外循环喷雾式反应器是目前国际最先进的乙氧基化反应器之一,其中乙氧基化反应喷嘴是核心设备,且对生产效率和产品质量起到决定性影响。建立了喷嘴的雾化性能试验台,它由喷雾系统、激光测量系统、高速摄像系统和流量分布测试系统4部分组成。对喷嘴的流量系数、流量分布、索特尔平均粒径、粒径分布和反应性能进行了试验研究,分别得到了它们随压降的变化关系;计算得到了粒径分布的概率密度函数,并与5种经验分布进行对比,发现Log-hyperbolic分布适用于乙氧基化反应喷嘴;分析讨论了喷嘴的周向不均匀度,以及径向流量分布可归纳为单峰、双峰和三峰3种形态。在上海某石化公司的乙氧基化反应器中测试喷嘴的反应性能,结果表明:索特尔平均粒径影响环氧乙烷的加成数和反应速率;粒径分布的宽度影响产品相对分子质量的分布宽度。     

撞击流反应器微观混合性能的研究

采用碘化物-碘酸盐平行竞争反应作为工作体系,对撞击流反应器内的微观混合特性进行了研究。考察了进料速率、氢离子浓度、撞击角度等因素对离集指数的影响规律,估算了撞击流反应器内的微观混合时间。结果表明：撞击角度在30°～180°范围以内,离集指数随着撞击角度的增加而下降;在实验范围流速以内（064～468?m/s）,随着溶液A流率的逐渐增大而减小。与常用的搅拌反应器相比,撞击流反应器具有优良的微观混合性能,更适合于快速反应过程。     

鼓泡塔和内循环气升式生物反应器混合特性比较

用脉冲示踪法测试了鼓泡塔和内循环气升式生物反应器的停留时间分布，对其流动混合特性作了比较研究．结果表明，内循环气升式生物反应器停留时间分布得到改善，强化了气液传质，有更好的混合效果，提高了反应效率．多参数模型较单参数模型能显著地反映出两种反应器的混合特性及其差别，移位对数正态分布函数模型对实验值的吻合程度优于组合模型．     

带搅拌装置的管式反应器停留时间分布曲线

设计了一种带有机械搅拌装置的新型管式反应器.用NaCl溶液做示踪剂测定该管式反应器内的停留时间分布(RTD)曲线,并计算了平均停留时间和方差.采用L9(33)正交实验考察了流体在不同搅拌转速、不同流量及不同出口处的平均停留时间和方差.结果表明:该反应器内流体流动状态接近活塞流,平均停留时间随流体流量的增大而减小,随反应器长度的增加而增大,而随转速变化规律性不明显.     

Fluid Flow in Tundish Due to Different Type Arrangement of Weir and Dam

Tundish is an important metallurgical reactor in the continuous casting process. In order to control the fluid flow in tundish and thus take full advantage of the residencetime available for the removal of inclusions from molten steel, the effect of weir and dam on the fluid flow has been studied in a water model based on the characteristic number Froude and Reynold number similarity criteria. The residence time distribution curves of the flow were measured by SG800. The optimum arrangement of darn and weir and the nonstationary flow in tundish were discussed. The results show that the combination of weir and dam is benefit for the flow pattern in tundish, weir can prevent the upper recirculating flow, dam can cut off the bottom flow and turn to upwards, it is advantageous to separate the nonmetallic inclusions. Furthermore, it is important to exceed the critical depth of bath during exchange ladles, not only for the inclusion floatation but also for avoiding tundish slag drainage earlier.     

刮膜式分子蒸发器上液体的停留时间分布

以水及质量分数分别为50%、70%的丙三醇-水溶液为介质,采用脉冲示踪法与紫外分光光度法对刮膜式分子蒸馏器上液体的停留时间分布(RTD)进行研究,分别研究了进料速率、转子转速及物料黏度对停留时间分布的影响.结果表明:在实验范围内,停留时间随着进料速率的增大而减小;进料速率增大时,分子蒸发器上的液膜混合程度也随之增强;随着转子转速增大,停留时间先增大,当达到一定转速后,停留时间反而减小;停留时间随物料黏度的增大而增大,液膜轴向返混程度也随之增强.通过对实验过程的观察与分析,采用2种不同的组合流动模型对刮膜式分子蒸馏过程进行描述,经与实验数据的对比可知,模型2(2个N级全混流串联模型进行并联,其中一个区域中每个全混流模型分别与一个平推流区域进行交换)在实验条件下较为适用,模型的模拟值与实验数据吻合较好.     

具有两种进料流搅拌设备的停留时间分布模型

根据搅拌容器内的循环流型分析了两种互溶流体进料的循环和宏观混合特性。根据循环流型推导出总停留时间分布叠加规则;求出平均停留时间与两个进料流的循环量和循环时间关系。测定了循环次数,循环时间和容器内的流型;讨论了循环量和分散系数。     

利用高炉出铁重力势能的旋流反应器冶金特性

从高炉出铁口中射出的铁水具有一定的初动能,且出铁沟有一定的坡度.本项目提出了一种利用高炉出铁沟重力势能脱硫的新型冶金反应器.基于湍流模型与多相流模型的耦合,应用液面追踪技术,实现了对冶金重力势能反应器内流体流动及液面波动行为的模拟计算,并用水模拟结果进行了对比验证.从分析的结果来看,铁水在反应器内能够形成良好的旋流效果.实验所得的RTD曲线与计算所得的结果吻合较好.碗型反应器的旋流效果最好,能够产生高强度稳定的旋流.     

浅析循环撞击流反应器中的混合

介绍了撞击流的基本原理，在一系列已有的研究结果的基础上，浅析了循环撞击流反应器中的混合，并指出了对其中的微观混合进行研究的方向。     

釜式反应器停留时间分布的测定及其与反应转化率的关系

采用脉冲法测定了蔗糖水解反应在连续搅拌釜式反应器内的停留时间分布,求得了停留时间分布密度函数E(t)、平均停留时间以及模型参数。由E(t)直接计算出的反应转化率与实际测出的转化率相当吻合。这表明,通过停留时间分布密度函数E(t)直接求算反应转化率是可行的。