微通道内弹状流的流动与传质模拟研究

发布时间：2024-11-02 15:22

　　微反应技术作为一种新型的工艺强化手段,具有强化传热传质、高的安全特性、大表面体积比等特点,这些独特的优点使得一些难以在传统反应器上操作的反应可以在微反应器中实现,且商业化生产。本文工作由国家自然基金项目(No.21676257)资助,对气液两相流动的微通道反应器进行了数值模拟,研究其包括流型、压降的流体动力学和传质特性,模拟结果可为微通道的优化设计以及工业上的气液传质提供理论参考。开展的工作和主要结论如下:(1)本文通过CFD软件模拟研究了直径为0.8mm的T型微通道内水-二氧化碳体系的流动特点,得到了不同气液表观速度下的气液两相流流型分布图。通过对比固定参考系和移动参考系下的弹状流流场,发现液膜内流体呈逆流,减小气液接触时间,而气泡两端分布着上下对称的液体涡旋,促进分子扩散,加强传质,同时说明了移动参考系的模拟方法是可行的。(2)分别采用移动参考系下的单相流和两相流模型,对单个气泡单元内的水-二氧化碳物理传质过程进行了模拟研究,发现流体域中的浓度分布和速度场具有很好的协同性。模拟分析了不同因素对气体吸收过程的影响,发现停留时间越短,体积传质系数越大;扩散系数和气泡速度影响最大,高的气泡...

【文章页数】：100 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

1绪论3定床反应器[24]。1.2.2微反应器优势和常规反应器相比，微反应器具有以下优点[25-28]：（1）更大的比表面积。微反应器的特征尺度在微米级，使得当通道内的反应物发生接触反应时，既能迅速混合，又可以在维持产量不变的情况下可以大大减小反应物总体积。并且相对于常规反应器1....

1绪论6环状流（Annularflow）：环状流一般出现在高的气体表观流速和低的液体流速。此时气相可当作连续相看待，在通道中心流动，液相呈液膜，在通道壁面和气相之间形成一个环的形状。Hwang等人[37]通过实验分别研究了收缩型和扩张型矩形微通道里的酒精-二氧化碳两相流动，他们在....

1绪论6环状流（Annularflow）：环状流一般出现在高的气体表观流速和低的液体流速。此时气相可当作连续相看待，在通道中心流动，液相呈液膜，在通道壁面和气相之间形成一个环的形状。Hwang等人[37]通过实验分别研究了收缩型和扩张型矩形微通道里的酒精-二氧化碳两相流动，他们在....

1绪论7着液速的增加，滚波流区（rollwaveflow）和分层流（stratifiedflow）分别被环形流区（annularflow）和间歇流区（intermittentflow）所取代。同时他们对流型转变的模型进行了修正，以适应高粘度液体对流型转变的影响。图1.6Matsu....

本文编号：4009721