發(fā)布時間：2021-04-25 18:27

　　與傳統(tǒng)的化工設(shè)備相比,新型的過程強(qiáng)化設(shè)備如微反應(yīng)器、超重力反應(yīng)器等因其節(jié)能降耗等顯著特征引起學(xué)術(shù)研究和工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的極大關(guān)注。由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)的復(fù)雜及流體流動多變,強(qiáng)化設(shè)備內(nèi)基礎(chǔ)研究相對匱乏。本文在前人成果的基礎(chǔ)上,以金屬套管式微反應(yīng)器（MTMCR）和旋轉(zhuǎn)填充床（RPB）為研究對象,建立了反應(yīng)器內(nèi)氣液流動與傳質(zhì)的三維CFD模型,并采用高速攝像機(jī)獲得MTMCR中氣液流動形態(tài),研究了操作條件和結(jié)構(gòu)參數(shù)對氣液流動與傳質(zhì)過程的影響規(guī)律,為拓展反應(yīng)器的工業(yè)應(yīng)用提供理論依據(jù)。主要研究成果如下:（1）建立套管式微反應(yīng)器內(nèi)氣液流動的三維CFD模型。結(jié)果表明,在套管反應(yīng)器內(nèi)氣液呈現(xiàn)三種流動形態(tài):液滴流、長液滴流和攪動流;當(dāng)氣體雷諾數(shù)超過154,氣液比超過11時,流動形態(tài)呈現(xiàn)液滴流和長液滴流。（2）在套管式微反應(yīng)器內(nèi)氣液流動CFD模擬的基礎(chǔ)上通過添加組分守恒方程和UDF編寫傳質(zhì)通量源項,建立了套管式反應(yīng)器內(nèi)水吸收CO2傳質(zhì)過程的三維CFD模型。結(jié)果表明,CO2飽和率模擬值與公開文獻(xiàn)中的實驗結(jié)果誤差范圍在±10%;隨氣量增加,液相傳質(zhì)系數(shù)及體積傳質(zhì)系數(shù)、液相中CO2的飽和率都增大;隨著液量增大,液相傳質(zhì)系數(shù)及體... 

【文章來源】：北京化工大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：96 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 文獻(xiàn)綜述
    1.1 前言
    1.2 氣液接觸過程
        1.2.1 氣液流動的研究
        1.2.2 氣液傳質(zhì)理論
    1.3 計算流體力學(xué)簡介
        1.3.1 計算流體力學(xué)的求解過程
        1.3.2 守恒方程
        1.3.3 湍動模型簡介
        1.3.4 多相流模型簡介
    1.4 微反應(yīng)器
        1.4.1 微反應(yīng)器的特點(diǎn)
        1.4.2 微反應(yīng)器內(nèi)氣液流體力學(xué)特征
        1.4.3 微反應(yīng)器中氣液傳質(zhì)
    1.5 旋轉(zhuǎn)填充床
        1.5.1 旋轉(zhuǎn)填充床的特點(diǎn)
        1.5.2 旋轉(zhuǎn)填充床內(nèi)流體力學(xué)特征
    1.6 本文研究的目的與主要內(nèi)容
第二章 金屬套管式微反應(yīng)器內(nèi)氣液流動CFD模擬
    2.1 引言
    2.2 可視化實驗
    2.3 CFD模型建立
        2.3.1 物理模型與網(wǎng)格劃分
        2.3.2 數(shù)學(xué)模型
        2.3.3 CLSVOF模型
        2.3.4 多孔介質(zhì)模型
        2.3.5 邊界條件及求解方法
        2.3.6 網(wǎng)格無關(guān)性驗證
    2.4 結(jié)果分析與討論
        2.4.1 模型驗證
        2.4.2 套管內(nèi)氣液流場分析
        2.4.3 氣液流量的影響
        2.4.4 環(huán)隙微通道寬度的影響
        2.4.5 微孔孔徑的影響
    2.5 本章小結(jié)
第三章 套管微反應(yīng)器內(nèi)氣液傳質(zhì)的三維CFD模擬
    3.1 引言
    3.2 CFD模型建立
        3.2.1 近界面的傳質(zhì)模型
        3.2.2 控制方程
        3.2.4 邊界條件及求解方法
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 模型驗證
        3.3.2 流場分析
        3.3.3 氣液流量的影響
    3.4 本章小結(jié)
第四章 旋轉(zhuǎn)填充床內(nèi)氣液流動的三維CFD模擬
    4.1 引言
    4.2 三維CFD模型
        4.2.1 幾何結(jié)構(gòu)及網(wǎng)格劃分
        4.2.2 數(shù)學(xué)模型
        4.2.3 邊界條件及求解方法
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 旋轉(zhuǎn)填充床內(nèi)氣相流場分析
        4.3.2 氣量的影響
        4.3.3 轉(zhuǎn)速的影響
        4.3.4 旋轉(zhuǎn)填充床內(nèi)氣液逆流的流場分析
    4.4 本章小結(jié)
第五章 結(jié)論與建議
    5.1 結(jié)論
    5.2 建議
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀學(xué)位期間的研究成果和發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄
作者及導(dǎo)師簡介
附件


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[3]我國化工過程強(qiáng)化技術(shù)理論與應(yīng)用研究進(jìn)展[J]. 孫宏偉,陳建峰.  化工進(jìn)展. 2011(01)
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碩士論文
[1]微通道內(nèi)伴有化學(xué)反應(yīng)氣—液兩相流與傳質(zhì)的研究[D]. 李春芳.天津大學(xué) 2013



本文編號：3159873