涓流床反應(yīng)器在石油化工過(guò)程中被廣泛應(yīng)用,而催化劑的表面潤(rùn)濕性直接影響著反應(yīng)器性能。目前很多研究都局限于床層尺度,深入了解床層的局部流動(dòng)尤其是顆粒尺度的流動(dòng)有益于調(diào)控、檢測(cè)和優(yōu)化反應(yīng)器性能。本文以模擬和實(shí)驗(yàn)結(jié)合的方式,首先從顆粒尺度研究了潤(rùn)濕性對(duì)顆粒表面流動(dòng)特性的影響,進(jìn)而探究了填料潤(rùn)濕性對(duì)涓流床中流體力學(xué)行為的影響。對(duì)于顆粒尺度,運(yùn)用計(jì)算流體力學(xué)(CFD)中表面追蹤法(VOF)對(duì)不同潤(rùn)濕性顆粒表面液體流動(dòng)形態(tài)進(jìn)行研究,計(jì)算出顆粒表面的潤(rùn)濕分率。使用表面接枝法對(duì)親水性氧化鋁進(jìn)行改性,改性后顆粒的接觸角分別為48,88,119和152°,通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證,發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)與模擬結(jié)果能很好地吻合。隨著接觸角增大,液體在顆粒表面由膜流向溪流轉(zhuǎn)變。對(duì)于床層尺度,采用CFD-VOF模型對(duì)不同潤(rùn)濕性床層的潤(rùn)濕行為進(jìn)行探究,同時(shí)通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了模擬結(jié)果。采用染色吸附法測(cè)量了床層的潤(rùn)濕分率,分析了床層中的滯后現(xiàn)象。發(fā)現(xiàn)潤(rùn)濕分率隨著接觸角的增大而減小,液體流動(dòng)形態(tài)也發(fā)生變化。采用稱重法與示蹤法測(cè)定了床層持液量,并擬合得到了預(yù)測(cè)動(dòng)持液量的關(guān)聯(lián)式,分析了床層的軸向返混。結(jié)果表明未經(jīng)改性的床層中,由于顆粒內(nèi)擴(kuò)散影響,示蹤法測(cè)得持液量值偏大,停留時(shí)間分布曲線有明顯的拖尾。且接觸角越大,床層的返混程度越小。對(duì)比了不同潤(rùn)濕性床層壓降,利用相對(duì)滲透率模型建立氣相相對(duì)滲透率與氣相飽和度的關(guān)系,同時(shí)預(yù)測(cè)了壓降,發(fā)現(xiàn)隨著接觸角的增大,壓降值減小,且床層滯后現(xiàn)象顯著減小。
【學(xué)位單位】：華東理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TQ021.1
【部分圖文】：

２．２．１顆粒表面流體流動(dòng)形態(tài)??對(duì)于微觀（催化劑顆粒）尺度，Ｗａｎｇ等［２８］認(rèn)為流體經(jīng)過(guò)顆粒表面的流動(dòng)形態(tài)主要??有：膜流，溪流，掛液結(jié)構(gòu)，絲流及液包，如圖２．１所示。膜流和溪流在顆粒表面流動(dòng)，??其他結(jié)構(gòu)在顆粒間存在；溪流是由膜流分裂形成的，以線狀形式流過(guò)顆粒表面；掛液結(jié)??構(gòu)和液包是由于毛細(xì)作用力而形成的；液包可延伸到顆粒的孔道中，其形狀是隨機(jī)的，??取決于顆粒在床層中位置，絲流在顆粒間的孔道流動(dòng)，其橫向?qū)挾瓤梢匝由斓蕉鄠�(gè)孔腔??中，絲流亦可看做是多個(gè)連續(xù)的液包。掛液結(jié)構(gòu)停留在兩個(gè)顆粒的接觸點(diǎn)位置，這也是??涓流床內(nèi)靜液存在的原因。Ｇｕｎｊａｌ等［４］對(duì)比了液滴在干燥顆粒和預(yù)潤(rùn)濕顆粒表面的流動(dòng)??過(guò)程，結(jié)果表明，液滴在干燥顆粒表面停留的時(shí)間比在潤(rùn)濕顆粒表面停留的時(shí)間久。實(shí)??驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，在低液速下，液滴在顆粒表面受重力和表面張力的作用而在顆粒上下震蕩。??此外，染色技術(shù)也被用于流體流動(dòng)的表征中，如１＾“１＾＾等［２９］將顆粒表面染上亞甲基藍(lán)??對(duì)流體軌跡進(jìn)行追蹤

圖１２８１??Ｆｉｇ．?２．１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｌｉｑｕｉｄ?ｆｌｏｗ?ｔｅｘｔｕｒｅｓ?ｏｎ?ｐａｒｔｉｃｌｅ??

２．２．１顆粒表面流體流動(dòng)形態(tài)??對(duì)于微觀（催化劑顆粒）尺度，Ｗａｎｇ等［２８］認(rèn)為流體經(jīng)過(guò)顆粒表面的流動(dòng)形態(tài)主要??有：膜流，溪流，掛液結(jié)構(gòu)，絲流及液包，如圖２．１所示。膜流和溪流在顆粒表面流動(dòng)，??其他結(jié)構(gòu)在顆粒間存在；溪流是由膜流分裂形成的，以線狀形式流過(guò)顆粒表面；掛液結(jié)??構(gòu)和液包是由于毛細(xì)作用力而形成的；液包可延伸到顆粒的孔道中，其形狀是隨機(jī)的，??取決于顆粒在床層中位置，絲流在顆粒間的孔道流動(dòng)，其橫向?qū)挾瓤梢匝由斓蕉鄠�(gè)孔腔??中，絲流亦可看做是多個(gè)連續(xù)的液包。掛液結(jié)構(gòu)停留在兩個(gè)顆粒的接觸點(diǎn)位置，這也是??涓流床內(nèi)靜液存在的原因。Ｇｕｎｊａｌ等［４］對(duì)比了液滴在干燥顆粒和預(yù)潤(rùn)濕顆粒表面的流動(dòng)??過(guò)程，結(jié)果表明，液滴在干燥顆粒表面停留的時(shí)間比在潤(rùn)濕顆粒表面停留的時(shí)間久。實(shí)??驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，在低液速下，液滴在顆粒表面受重力和表面張力的作用而在顆粒上下震蕩。??此外，染色技術(shù)也被用于流體流動(dòng)的表征中，如１＾“１＾＾等［２９］將顆粒表面染上亞甲基藍(lán)??對(duì)流體軌跡進(jìn)行追蹤
【參考文獻(xiàn)】

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2 趙偉;初旭銘;賈忱;韓毓旺;陳良勇;胡燚;;乙醇脫水固定床反應(yīng)器數(shù)值模擬的研究[J];石油化工;2013年01期

3 程振民;孔祥明;曹鑫;蘭江安;黃子賓;;涓流床反應(yīng)器中流區(qū)過(guò)渡的氣相滲透率表征[J];化工學(xué)報(bào);2010年07期

4 郭雪巖;戴韌;王宏光;;基于Chimera網(wǎng)格的固定床反應(yīng)器內(nèi)局部流動(dòng)模擬[J];化工學(xué)報(bào);2008年09期

5 A.M.Anter,肖瓊,程振民,袁渭康;高壓下滴流床反應(yīng)器動(dòng)持液量的測(cè)定[J];華東理工大學(xué)學(xué)報(bào);1999年06期

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1 劉乃匯;高壓滴流床中多相流動(dòng)及傳質(zhì)特性研究[D];北京化工大學(xué);2002年

本文編號(hào)：2851537