收藏本站
《清华大学》 2004年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

气液(浆)反应器流体力学行为的实验研究和数值模拟

王铁峰  
【摘要】:气液(浆)反应器广泛应用于石油化工、生物化工、能源化工和环境工程等领域。对该类反应器的流体力学行为进行深入研究,可以为优化现有反应器的操作和开发设计更高效的新型反应器提供指导,对于解决日益严峻的能源和环境问题具有重要意义。本文以合成气一步法二甲醚合成的反应器开发为应用背景,采用实验测量和数值模拟相结合的方法对气液(浆)反应器的流体力学行为进行了系统的研究,主要内容包括以下几个方面: 研究和开发了相关的多相流测量方法。开发了用于气泡行为研究的光纤探头测量技术,进一步完善了探头技术的信号分析和数据处理方法,开发了相应的数据处理软件。对超声多普勒测速仪DOP2000用于液固和气液两相流测量进行了研究,提出了测量液固体系固含率的方法,实现了在气含率较低时对气液体系中气泡速度和液体速度进行同时测量。采用探头经过改进的激光多普勒测速仪对气含率较高条件下气液体系的液速进行测量,得到了较好的结果。 对气升式循环浆态床反应器的流体力学行为进行了系统的实验研究。考察了表观气速、固含率和流动阻力对气含率、气泡大小、气泡上升速度和液速的影响。基于动量平衡建立了预测气含率和浆液循环速度的流体力学模型,并成功用于一步法二甲醚合成的气升式循环浆态床中试反应器的设计。 采用k-( 双流体模型对气液(浆)体系流体力学行为进行数值模拟研究。在总结和分析文献中气液体系双流体模型的基础上,从气液相间作用力和湍能修正两方面对模型进行改进,在CFX4.4软件平台上实现改进的模型并进行数值模拟研究。通过与实验数据进行比较,表明气液相间作用力和湍能修正对气液(浆)体系流体系学行为有重要影响,改进的模型具有较好的预测能力。 将群体平衡模型 (PBM:Population Balance Model) 用于描述气液体系的气泡大小分布,综合考虑了气泡聚并和破碎的不同机制,建立了较完善的气泡聚并和破碎模型。通过数值求解PBM计算得到气液体系中的气泡大小分布,该模型能够从理论上对流型转变进行预测,并且对均匀鼓泡区和不均匀鼓泡区气泡大小分布的计算都得到较好的预测结果。 WP=5 提出了CFD-PBM耦合模型,将CFD预测流场和PBM计算气泡大小分布的优点相结合。CFD-PBM模型中考虑气泡破碎和聚并,对气泡大小分布进行定量描述,再基于气泡大小分布计算相间作用力和进行湍能修正,从而对均匀鼓泡区和不均匀鼓泡区的流体力学行为均有较好的预测能力。
【学位授予单位】:清华大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TQ052

手机知网App
【引证文献】
中国期刊全文数据库 前7条
1 沙作良;伍倩;王学魁;;不同黏度下气液体系流体力学行为的PBM模拟[J];化工进展;2009年S1期
2 王嘉骏;李良超;顾雪萍;冯连芳;;搅拌反应器内气液两相流的CFD研究进展[J];化工设备与管道;2012年01期
3 毛在砂;;颗粒群研究:多相流多尺度数值模拟的基础[J];过程工程学报;2008年04期
4 张立英;黄青山;;气升式环流反应器的理论研究进展[J];过程工程学报;2011年01期
5 杨洁;唐晓津;边清;张占柱;;外环流浆态床反应器浆液循环速度的研究[J];化学工业与工程;2009年06期
6 魏云飞;叶剑;;双流体模型气液传质数值模拟初探[J];山西建筑;2010年30期
7 金家琪;王莉;张锴;卢春喜;;强制液体外循环气升式环流反应器中内环气含率分布[J];燃料化学学报;2007年06期
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 张湜,范伟平,蔡瑞英,王延儒,时钧;苯丙酮酸钠反应结晶过程的数学模拟[J];高校化学工程学报;1999年06期
2 陈中;悬浮聚合的转化率和粒子尺寸分布[J];石油化工;1999年09期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 甘宏宇;周锦鑫;顾顺超;;单分散性高分子微球制备工艺的研究[J];材料导报;2008年S3期
2 马淑花,郭奋,陈建峰;化学改性氢氧化铝的反团聚研究[J];高校化学工程学报;2005年02期
3 于水波;赵宗昌;尹曹勇;;湍流分散系统中液滴尺寸的模拟与研究[J];高校化学工程学报;2008年04期
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 龙建刚,包雨云,高正明;搅拌槽内不同桨型组合的气-液分散特性[J];北京化工大学学报(自然科学版);2005年05期
2 吴琳;周昆颖;;液固流化床颗粒速度场和固含率的数值模拟[J];北京化工大学学报(自然科学版);2006年04期
3 黄小华;包雨云;高正明;;热态气-液-固三相搅拌反应槽的气-液分散特性[J];北京化工大学学报(自然科学版);2007年02期
4 陈雷;高正明;;多层桨气-液搅拌反应器内局部特性的数值模拟[J];北京化工大学学报(自然科学版);2010年03期
5 陈祖茂,郑冲,冯元鼎;利用摄相法研究三相流化床中的气泡行为[J];北京化工学院学报(自然科学版);1994年02期
6 朱友益,张强,王化军,阎德中,李彦;PDA测试浮选柱液-气两相流中气泡的流速分布[J];北京科技大学学报;1999年02期
7 牛强,储少军,吴铿,杨天钧;冶金熔体泡沫演化中的转型[J];北京科技大学学报;2000年02期
8 张同旺,何广湘,靳海波,佟泽民;浆态床鼓泡反应器流体力学的研究进展[J];北京石油化工学院学报;2001年02期
9 王芳;梁国伟;谢代梁;;基于环形管差压波动信号测量气液两相流气相含率的研究[J];传感技术学报;2007年03期
10 罗玮;周孝德;程文;刘晓辉;;PIV应用于气液两相流的研究现状[J];传感器与微系统;2006年02期
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张宇军;梁永立;张俊宝;;超音速微粒轰击表面纳米强化多通道喷嘴气固双相流的数值模拟[J];宝钢技术;2011年02期
2 ;Numerical simulation of the gas-solid two-phase flow inside the multi-channel nozzle for the surface nanocrystallization induced by the ultrasonic particulate peening[J];Baosteel Technical Research;2010年04期
3 常胜良;黄军;武文斐;;四角切圆锅炉煤粉燃烧的数值模拟研究[J];内蒙古科技大学学报;2012年02期
4 孙晓;王树众;白玉;;交联氮气泡沫压裂液的携砂性能研究[J];工程热物理学报;2011年01期
5 孙晓;王树众;白玉;王香增;雷晓岚;吴金桥;;VES-CO_2清洁泡沫压裂液携砂性能实验研究[J];工程热物理学报;2011年09期
6 李春丽;田瑞;邢世录;李瑞芳;;气升式反应器内流场动力学特性PIV试验研究[J];安全与环境学报;2012年06期
7 余良英;幸福堂;张小峰;;搅拌浸出槽的CFX数值模拟研究[J];矿业工程;2013年03期
8 余良英;幸福堂;张小峰;;流态化浸出设备的CFX模拟探讨[J];矿业工程;2013年04期
9 孙继星;徐跃;胡学永;吴广宁;高国强;朱翊;;高速气流环境中电气化铁路绝缘子表面积污分布特性[J];高电压技术;2014年01期
10 李红星;王嘉骏;冯连芳;金志江;;搅拌槽内中高黏物系的气液分散特性研究进展[J];化工进展;2012年07期
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前4条
1 陈建峰,吕营,陈甘棠;混合-反应结晶过程(Ⅰ)实验[J];化工学报;1994年02期
2 陈建峰,陈甘棠;混合-反应结晶过程(Ⅱ)模型及验证[J];化工学报;1994年02期
3 范伟平,吴月,欧阳平凯,朱建良;苯丙酮酸钠盐结晶过程[J];化工学报;1998年01期
4 陈中;湍流搅拌槽中的液滴尺寸分布[J];石油化工;1998年02期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李安,万邦烈,楼浩良;铅直气液两相管流研究现状综述[J];石油钻采工艺;2000年04期
2 朱兴元;姜伟明;;底吹工艺中气液两相间的质量传输[J];钢铁研究;1988年03期
3 边秋力;气液两相泵及其在发酵饲料行业中的应用[J];粮油加工与食品机械;1998年01期
4 余中柱;气液两相流体流动时的压力测量[J];实验室研究与探索;1989年03期
5 罗锐;杨献勇;王洲;;水平或小坡度上坡管气液两相塞状流模型[J];油田地面工程;1990年03期
6 张友波;杨静;周祥;唐平;田雅军;;气液两相管流工艺计算软件的研制和应用[J];油气储运;2006年10期
7 戴真全;;气液两相管道振动的分析和改进[J];化工设备与管道;2010年03期
8 黄玉华,陈毓琛,沈自求;用化学法测定单气泡运动时的气液两相接触面积[J];大连工学院学报;1983年02期
9 陈家琅,陈惟岐;非圆形通道中气液两相的铅直向上流动[J];国外油田工程;1994年04期
10 毛伟,余碧君;产水气井气液两相瞬变流动分析[J];新疆石油地质;2000年06期
中国重要会议论文全文数据库 前9条
1 姜松;文贻勇;刘克富;;脉冲放电等离子体在气液两相中氧化能力的研究[A];第十六届全国等离子体科学技术会议暨第一届全国等离子体医学研讨会会议摘要集[C];2013年
2 孙冰;高志鹰;内爱;朱小梅;严志宇;宋艳静;;脉冲放电气液混合反应器气液两相活性离子的特性[A];第十五届全国等离子体科学技术会议会议摘要集[C];2011年
3 李建敏;王树立;饶永超;赵书华;张永飞;王蕾;;表面活性剂对气液两相螺旋流流动特性的影响[A];第十三届全国水动力学学术会议暨第二十六届全国水动力学研讨会论文集——E工业流体力学[C];2014年
4 苏芳;顾明广;;CO2气液两相腐蚀机理研究现状[A];2011全国压力容器压力管道技术发展与使用暨新技术新产品交流会论文集[C];2011年
5 王菊英;姜正良;龚延凤;何嘉鹏;;制冷毛细管中气液两相流体动力学分析和计算[A];全国暖通空调制冷1996年学术年会资料集[C];1996年
6 李永光;郭盈;张丽华;吕欣欣;蒋燕;;利用小波分析和BP神经网络进行气液两相双参数测量的研究[A];第二十届全国水动力学研讨会文集[C];2007年
7 崔小逖;李鑫钢;张志恒;隋红;;倾斜通道内气液逆流直接接触冷凝传热的二维CFD模拟[A];中国化工学会2009年年会暨第三届全国石油和化工行业节能节水减排技术论坛会议论文集(下)[C];2009年
8 尹邦堂;李相方;孙宝江;;深水井筒环空气液两相稳态传热规律[A];第十三届全国水动力学学术会议暨第二十六届全国水动力学研讨会论文集——E工业流体力学[C];2014年
9 谷坛;杨仲熙;肖雪兰;唐永帆;刘志德;;气液两相缓蚀剂在油气田开发中的应用[A];第二届石油石化工业用材研讨会论文集[C];2001年
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 付英杰;水下气液两相喷射推进技术数值模拟研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
2 刘杨;T形管内气液两相泡状与环状流的相分离数值模拟[D];大连理工大学;2011年
3 王天祥;气液旋转涡轮分离器的研究[D];中国石油大学;2008年
4 王铁峰;气液(浆)反应器流体力学行为的实验研究和数值模拟[D];清华大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 马昕霞;气液两相绕流的数值模拟及实验研究[D];华北电力大学;2002年
2 戴尚莉;气液两相滑动弧放电特性的研究[D];浙江大学;2007年
3 严谨;井筒气液两相流动数值模拟研究[D];西南石油学院;2005年
4 张玉鹤;气液两相介质下液力透平力特性的研究[D];兰州理工大学;2014年
5 郝丽;气液两相流态对喷嘴物化特性影响的试验研究[D];中国石油大学;2007年
6 许亭;液力透平的性能预测及气液两相的多级液力透平特性的研究[D];兰州理工大学;2014年
7 丛文;气液两相喷射器的计算与实验研究[D];大连理工大学;2011年
8 苏辉;气液两相动能发生器设计及性能测试[D];南京理工大学;2013年
9 秦薇;气液两相DBD反应器优化和染料脱色效果研究[D];大连海事大学;2014年
10 鲁非;微米级液滴气液两相体击穿特性研究[D];华中科技大学;2006年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026