| 题名 | 滴流床反应器流体力学性质的研究 |
| 作者 | 熊天英 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 1991-06-30 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 陈家镛 |
| 学位专业 | 化学工艺 |
| 中文摘要 | 本文以滴流床反应器为对象，从理论和实验两个方面研究了滴流床内气－液两相并流流动的流体力学，目的在于探讨滴流反应器内可能存在的各种相互作用对流动状况的影响。本文通过系统的实验研究，获得必要的实验数据，来验证理论模型的正确性，也丰富了对滴流床内流体力学特性的认识，尤其是积累了有关小尺寸三叶形填料的润湿程度的实验数据。同时建立了滴流床反应器内气液两相并流流动的数学模型，为滴流床反应器的优化设计和优化控制打下基础，并为三相反应器的研究由准数关联式水平向数学模型阶段的推进作了探索性研究。本文将滴流床反应器内填料看成是以规则的体心立方形式堆积，研究了床层内滞留的液体的形式与体积，从而得到计算静持液量的数学模型。利用化学反应法，本文系统地研究了滴流床反应器内填料的润湿程度。采用在球形和三叶形填料表面上镀镍的方法，堵住了三叶形填料的内孔，避免了填料内孔的扩散问题。本文将多相流体力学和计算流体力学的方法引入滴流床反应器内的流体力学现象的研究。经过分析研究，本文选择了均匀小球的简单立方堆积形式作为本研究的填料填充方式。从流体力学的基本原理出发，对气液相、液固相间的相互作用进行了充分的考察，建立了滴流形式下的二维流体力学模型，以计算床层内的总持液量、填料表面被液体完全润湿所需的最小液体表现质量流速、气液两相流压降等滴流床反应器的宏观参数。为了精确求解建立的数学模型，本文对求解过程中的正交贴体座标和网格的产生、模型微分方程的离散化及代数方程组的求解三个步骤进行了分析，设计出了一种数值计算稳定、精度高和收敛速度较快的数值计算方法。为了解决研究域的边界不规则这一问题，本文利用了数值座标变换技术。为了解决研究域的边界不规则这一问题，本文利用了数值座标变换技术，由强限制法和弱限制法出发，发展了一种生成平面正交贴体座标的方法，实现了直角座标向正交贴体座标的转换，并在这种座标系上产生正交网格。采用幂函数差分格式对模型的微分方程进行离散化，这种格式具有保证解收敛的作用。采用逐行迭代法求解代数方程组，这种方法的计算速度较快，在行的两端点上的边界信息可以立即传递到域的内部；通过两上座标方向上交替采用逐行迭代的方向，就可以把所有边界上的信息迅速传递到中间区域。根据流体力学模型计算出的总持液量数据与文献提出的有关计算球形填料上总持液量的经验关联式得出的计算值进行了比较，结果发现由本文的模型计算出的总持液量值与大部分关联式的结果比较接近；将此模型计算的总持液量结果与实验数据进行比较，符合程序非常令人满意(< ± 10%)。在进行比较的同时还发现文献中各个关联式间的结果相差较大，给选择合适的关联式进行设计带来了困难，这也说明建立普遍适用的流体力学模型的重要性。本文还由模型计算出填料外表面被液体完全润湿所需的最小液体表现质量流速为4kg/m~2·s，这与文献的实际数据及本文的实验数据吻合得较好。这说明本文建立的模型是比较符合实际的，经过完善，会成为适用性较广的理论模型。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2013-11-14 |
| 页码 | 131 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.ipe.ac.cn/handle/122111/5833]  |
| 专题 | 过程工程研究所_研究所（批量导入） |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 熊天英. 滴流床反应器流体力学性质的研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 1991. |
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