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本文以本实验室开发的新型复合反应器为背景,采用实验测量和数值模拟相结合的方法,重点考察有强制外循环液体引入的中心气升式内环流反应器内气液两相流体动力学特性。
实验采用双电导探针法考察了不同内环表观气速和外循环液速下,气含率和气泡特性等局部和整体的分布规律。气体分布器底部区、气体分布器影响区、下料管影响区、导流筒上行区、气液分离区和环隙区内的气含率和气泡特性的分布规律各不相同,分析了反应器结构对这些参数的影响。
以商业化ANSYSCFX10.0软件包为平台,利用κ-ε双流体模型对有强制外循环液流的中心气升式内环流反应器内气液流体动力学行为进行了数值模拟。完成了在较宽操作范围内的复杂几何结构的两相流数值模拟,同时考察了非结构化网格和多块组合杂交网格划分方法对计算结果的影响。
实验测量和数值模拟结果均表明中心下料管可以起到内构件的作用;外循环液体引入后,又可以改变传统内环流反应器内环下部区域的气液流动规律。两者均具有强化过程传递和反应的作用。同时也说明对于本实验室开发的新型复合反应器的环流段,六分区模型比前人在传统内环流反应器内采用的四分区模型更有助于描述该反应器的流体动力学特性。本论文的研究结果对新型复合反应器的进一步结构优化和实际应用具有一定的借鉴作用。