论文题目: 气升式内环流反应器流体力学性能实验研究及数值模拟
论文类型: 硕士论文
论文专业: 化学工程
作者: 祝俊丽
导师: 俞晓梅
关键词: 气升式内环流反应器,计算流体力学,气含率,液体循环速度
文献来源: 浙江工业大学
发表年度: 2005
论文摘要: 气升式环流反应器由于结构简单、剪切力小、混合效果好等优点,现已广泛应用于生物化工、化学工程、能源、环境保护等领域。本文在Φ300,高为4200mm的实验装置中,以空气—水为物系,研究了气体分布装置及气液分离区高度对气升式内环流反应器流体力学性能的影响,并利用计算流体力学软件FLUENT6.1采用Eluer-Eluer模型对其进行了二维数值模拟。 实验通过压差法、体积膨胀法测量了气液分离区高度分别为115mm、275mm和420mm以及气体分布装置开孔率分别为0.266、0.672和2.549时反应器中升气管、降液管的气含率以及在整个反应器中的总气含率;并采用热膜风速仪测量了降液管液体循环速度。研究了气液分离区高度、气体分布装置对气含率以及气泡在降液管中的相态转变的影响。 实验结果表明:升气管表观气速小于7cm/s时,存在一使气升式内环流反应器总气含率较高的气体分布装置开孔率;表观气速大于7cm/s时,气体分布装置开孔率越大总气含率越大;气液分离区越高反应器总气含率的越低;而且气液分离区越高以及气体分布装置开孔率越大时,降液管中的气泡开始循环时的表观气速越低。
论文目录:
第一章 前言
第二章 文献综述
2.1 气升式反应器的介绍和分类
2.2 气升式反应器的研究现状
2.2.1 流体力学性能
2.2.2 传质性能
2.2.3 气升式反应器结构对反应器性能的影响
2.3 气升式反应器的流动模型
2.3.1 气相返混模型
2.3.2 液相流动模型
2.4 气升式反应器的工业应用
2.5 气升式反应器中流体力学的数值模拟
第三章 计算流体力学简介
3.1 概述
3.2 本构方程
3.3 湍流模型
3.4 多相流模型
3.4.1 拉格朗日(Lagrange)法
3.4.2 欧拉(Euler)法
3.4.3 欧拉-拉格朗日方法
3.4.4 欧拉-欧拉方法
3.5 模型的求解
3.5.1 离散方法
3.5.2 压力—速度关系
3.5.3 求解代数方程
第四章 实验装置与内容
4.1 装置与流程
4.2 实验内容和测试方法
4.2.1 气含率的测定
4.2.2 液体循环速度的测定
4.3 实验中存在的问题
第五章 实验结果与讨论
5.1 降液管中气泡夹带分析
5.2 实验结果讨论
5.2.1 降液管液体循环速度与表观气速的关系
5.2.2 气体分布装置开孔率对总气含率的影响
5.2.3 气液分离区高度对总气含率的影响
5.2.4 反应器结构对气泡在降液管中运动状态的影响
第六章 气升式反应器的数值计算
6.1 工作状态的模拟过程
6.1.1 计算过程
6.1.2 计算区域及网格划分
6.1.3 模型的使用
6.2 模拟结果显示与分析
6.2.1 迭代残数
6.2.2 压力分布
6.2.3 速度分布
6.2.4 气含率分布
6.2.5 计算值与实验值比较
第七章 总结与展望
7.1 总结
7.2 展望
符号说明
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表论文
发布时间: 2005-08-08
参考文献
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