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基于CFD数值模拟的新型撞击流反应器内管开孔优化

发布时间:2018-04-30 11:48

  本文选题:反应器 + 计算流体力学 ; 参考:《化工进展》2017年12期


【摘要】:基于自主设计的同轴撞击流反应器,运用计算机流体力学(CFD)数值模拟技术对内管开孔进行了优化设计。首先通过单因素试验确定了反应液在内外管入口处的速度比例,在此基础上,分别以开孔排数N、内管轴向孔间距L、内管径向开孔个数n及开孔直径D为试验因素,设计正交试验。对每组试验进行数值模拟,以距入口顶端不同距离处微孔的速度均方根差为评价指标,得到内管开孔的优化设计方案为:反应器内管沿轴向均匀开设6排微孔,每排微孔间距为12mm,径向均匀开设5个微孔,孔径均为0.5mm。基于正交试验的优化结果,对模型进行重新定义并对其环形微通道反应区内的流场结构进行数值模拟分析,结果表明:开孔处产生的撞击束均有较高的速度梯度,并且反应液在环形微通道反应区内发生强烈撞击,并发生充分混合与反应,实现了内管开孔的最优化设计。
[Abstract]:Based on the self-designed coaxial impinging flow reactor, the optimization design of the inner tube opening was carried out by using the numerical simulation technique of computer fluid dynamics (CFD). The velocity ratio of the reaction fluid at the entrance of the inner and outer tube was determined by single factor test. On this basis, the number of holes N, the axial spacing of the inner tube, the number of holes in the inner tube n and the diameter D of the inner tube were taken as the test factors, respectively. Design orthogonal test. The numerical simulation of each group of experiments was carried out. The root mean square difference of the velocity of the microholes at different distances from the top of the inlet was taken as the evaluation index. The optimum design scheme of the inner tube opening was as follows: six rows of microholes were opened evenly along the axial direction in the reactor inner tube. The spacing of each row of micropores is 12mm, 5 micropores are uniformly opened in radial direction, and the pore diameter is 0.5 mm. Based on the optimization results of orthogonal test, the model is redefined and the flow field structure in the reaction zone of annular microchannel is numerically simulated. The results show that the impact beam produced at the hole has a high velocity gradient. In addition, the reaction liquid has strong impact in the reaction zone of the ring microchannel, and has been fully mixed and reacted to realize the optimum design of the inner tube opening.
【作者单位】: 青岛科技大学机电工程学院;青岛科技大学中德科技学院;
【基金】:国家自然科学基金(51672144,51572137,51502149,51272117) 省自然科学基金(ZR2016EMB25) 泰山学者工程专项经费项目
【分类号】:TQ052

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1 张s,

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