鼓泡塔内气含率分布与流场的CFD模拟

采用CFD商业软件对单层分布器、双层分布器和带导流筒3种结构鼓泡塔内气液分散性能进行数值模拟。研究结果表明,随着通气量的增加,鼓泡塔内气含率增高,但其分布的均匀性变差。鼓泡塔内存在过渡流域和充分发展流域,在过渡流域,塔内水平截面平均气含率随轴向高度而增加,在充分发展流域,塔内水平截面平均气含率不随轴向高度变化,2种流域的分界线位置和鼓泡塔的结构有关,而几乎不受通气量大小的影响。在相同通气量下,双层分布器和带导流筒鼓泡塔内平均气含率比单层分布器鼓泡塔低,但双层分布器相对单层分布器鼓泡塔可改善在耗氧反应体系中氧气分布的均匀性,采用带导流筒鼓泡塔可改善液体在塔内循环,使气-液反应在塔内更加均匀。     

气升式环流反应器内气液两相流动计算流体力学的模拟

采用欧拉-欧拉两流体模型模拟了气升式环流反应器内部气液两相流动过程,考察了液相速度和气含率随表观气速的变化,液相速度和气含率模拟值的关系与两种经验关系式的计算值进行了比较,两者取得了很好的一致,证明了模型的正确性。在此基础上,使用计算流体力学模拟的方法考查了反应器内的导流筒直径和导流筒高度对反应器内两相流动的影响,导流筒直径增大,液相循环量增大,上升段气含率增大;导流筒位置升高,液相循环速度和循环量均增大,上升段气含率减小。所获得的结果对气升式反应器的设计优化具有指导意义。     

折皱型筛网填料在气-液鼓泡塔中流体力学特性的研究

本文研究了鼓泡塔中装置折皱型筛网填料后的气含率与液相返混。实验在直径 ８．５ｃｍ，高１２０ｃｍ的玻璃塔内进行，填料由４，５，７目金属筛网压制而成．实验结 果看到折皱型筛网填料对两相鼓泡流起着梳整的作用。操作中气泡尺寸受到网孔尺寸 的限制，并使得气液分散均一，气含率有所增加．本文还用不规整脉冲示踪法测定了 液相轴向混合分散系数，探讨了气速、液速、填料尺寸对它的影响，总的结果表明， 液相轴向混合分散系数要比无填料鼓泡塔的数值小一个数量级。     

CO_2再生塔导流筒流场数值模拟及结构优选

为解决某化肥厂因增产扩建导致CO_2再生塔导流筒损坏问题,在对CO_2再生塔导流筒原型数值模拟分析基础上,得到了导流筒易损部位及原因。并针对导流筒结构提出了两种改进方案,一种在导流筒与塔壁之间增加孔板;另一种在导流筒壁面上增加凸起结构。运用Ansys Fluent软件对新结构进行数值模拟,数值模拟分为三组,第一组优选孔板距导流筒的距离;第二组优选在最佳距离上孔板孔径的大小;第三组优选导流筒表面凸起结构的形式。对比改进前后结构中导流筒、塔壁、孔板上压力、速度等大小及分布情况,结合实际结构的加工安装性确定改进方案为孔板式结构。结果表明,新结构减小了导流筒的受力面积,改善入口处流体流动状态,便于制造和安装,达到了保护导流筒的目的。     

对二甲苯搅拌式反应器增设导流筒的流体力学

在高径比为1.0的搅拌反应器中,研究了导流筒结构及固体含量对翼型轴流桨功耗与气含率的影响.研究发现导流筒的安装会降低功耗,提高气含率;导流筒的开孔率以16.4%为佳;翼型桨排出流向上时功耗较小,气舍率较高;功耗随固体含量的增加而增大;气液两相体系中的气含率比气液固三相体系中的气含率高;并得到在开孔率为16.4%条件下,翼型轴流桨上提操作时的气含率关联式.此外,在高径比为1.5时对双层组合桨进行了研究,并得出了与单层桨类似的结论.     

鼓泡塔中液相混合时间的影响因素

分别以自来水、醋酸-去离子水溶液(醋酸质量分数分别为1%、5%和10%)为液相,空气为气相,在直径分别为200 mm和400 mm的鼓泡塔内,采用4种气体分布器(单管、四管、分布板和微孔板),考察当表观气速Ug为0.006~0.250 m/s,鼓泡塔高径比H/D为0.8~7.0时,鼓泡塔有无内构件条件下的液相混合时间。结果表明:对于空气-水体系,当表观气速较低时,增加表观气速,液相混合时间明显缩短,表观气速对混合时间的影响逐渐消失,混合时间随鼓泡塔高径比的增加而迅速增加;当以醋酸水溶液为液相时,在特定表观气速(0.10 m/s)下,体系呈现出发泡性质,tm-Ug曲线出现"跳跃点",该点处液相混合时间为相同条件下自来水体系的2~3倍;高于或低于此特定表观气速,两种体系混合时间的差别较小。即在不发泡条件下,液体离子强度、表面张力对气液相混合不足以产生显著影响。增加导流筒可以使液相混合时间延长。引入横向换热管后,混合时间延长,且表观气速的影响范围变大,表观气速对混合时间的影响不是单调关系,存在极值点。     

氧热法电石合成淤浆鼓泡床反应器的流动特性

针对氧热法电石合成的电石吸热反应和炭燃烧放热耦合特点,本文设计并研究了适用该过程的三相淤浆鼓泡床反应器。采用空气-水-氯化聚氯乙烯（CPVC）模拟物系,实测了不同表观气速、固体颗粒进料量和静液高度下淤浆鼓泡床床层中局部平均气含率、固含率轴向分布和大、小两类气泡的分布。结果表明表观气速越大,局部平均气含率越大;固体颗粒的加入减小了床层局部平均气含率。当Ug在0.136~0.196m/s之间时,固含率轴向分布随表观气速增大趋于均匀;固体颗粒进料量越小则固含率沿轴向分布越均匀。随着表观气速的增加,小气泡含量逐渐增加,大气泡含量逐渐减小;随着静液高度的增加,大气泡含量均是先增大后减小。上述结果表明电石生成反应与燃烧供热反应原位耦合于淤浆鼓泡床中是可行的。     

环隙气升式反应器的开发 Ⅰ.流体力学研究和体积传质系数的关联

在400mm直径的环隙气升式反应器内,用空气-水系统测定了平均气含率和体积传质系数,考察了分布器和导流筒结构的影响,并求得了体积传质系数的经验关联式。实验表明,在相同气速下,环隙气升式反应器的平均气含率和体积传质系数均稍小于鼓泡反应器的值。但由于环隙气升式反应器具有较高的液体循环速度,混和效果好,更具开发价值。     

以鲍尔环为内构件的鼓泡塔反应器的流体力学性能

对二甲苯氧化合成对苯二甲酸常用鼓泡塔作为气液反应器,以填料为内构件可以强化鼓泡塔反应器的气液接触状况,从而提高反应速率。以金属鲍尔环为内构件,考察鼓泡塔反应器的气液接触状况,采用高速摄像技术对气泡群进行图像分析,同时利用体积膨胀法测定气含率,研究不同型号鲍尔环作用下的气含率、气泡尺寸和粒径分布。结果表明,Φ25鲍尔环对气泡的切割效果最好,气泡的尺寸分布较为集中,主要处于3.00～6.00 mm之间,Sauter平均直径随气速增大而增大,并在高气速下趋于平缓;鼓泡塔反应器的气含率随气速增大而增大,且鲍尔环尺寸越小气含率越大。利用实验数据进行非线性回归,得到在实验气速范围内气含率与气泡Sauter平均直径、比表面积的关联式,计算值与实验结果较为吻合。     

新型碳化塔的开发

研制成功一种新型碳化塔──封闭式塔盘、内循环、外溢流及外冷却式的碳化塔．实验测试了多种内件结构的新型碳化塔的性能：塔段的总压降、平均气含率、塔段内液相的内循环速度；塔段的传质效率及液相物流中ＮａＨＣＯ＿３颗粒在塔段内沉积状况等．实验结果证实，导流筒的存在．导致液相内循环，有利于相间的传质．由于设置带突台的特殊结构的塔盘及外溢流形式，使塔段内ＮａＨＣＯ＿３沉积情况明显优于菌帽型塔盘．