两种典型多分散气—固流化床反应器的CFD应用基础研究

发布时间：2020-03-06 17:52

【摘要】：流化床反应器(Fluidized Bed Reactor,FBR)由于其具有构造简单和传热传质性能好等显著的优点,被广泛应用于各种化工生产过程中。而对FBR内的动力学行为有个正确的理解对于高效地操作和优化FBR是十分重要的。近年来随着计算机性能的高速发展,计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)逐渐成为一种能够高效预测FBR内多相流动行为的重要工具。但在以往很多的两相CFD模拟中都假设颗粒粒径是单分散的,而在很多实际过程中的颗粒粒径却是存在一定分布的(例如:烯烃聚合和流化催化裂化)。所以为了更加准确地描述颗粒相,通常会引入粒群衡算方法(Population Balance Method,PBM)来描述颗粒相的粒径分布。本文基于商业CFD软件FLUENT 6.3.26平台,通过以下三个方面的数值模拟研究进一步完善了两种典型多分散气固体系:烯烃聚合FBR和流化催化裂化(Fluid Catalytic Cracking,FCC)提升管反应器中的CFD-PBM耦合模型。(1)比较了烯烃聚合FBR的CFD-PBM耦合模型中四种曳力子模型:Syamlal-O’Brien曳力模型、Gidaspow曳力模型、Mc Keen曳力模型和EMMS曳力模型的适用性。结果表明EMMS模型是最适合该体系的曳力模型。(2)比较了烯烃聚合FBR的CFD-PBM耦合模型中用来求解粒群衡算方程的三种不同矩方法:正交矩方法(Quadrature Moments Of Method,QMOM)、直接正交矩方法(Direct Quadrature Moments Of Method,DQMOM)和固定轴点正交矩方法(Fixed Pivot Quadrature Moments Of Method,FPQMOM)的适用性。结果表明采用FPQMOM能够得到更加真实的模拟结果,并且能够提高计算效率。(3)将QMOM,DQMOM和FPQMOM三种矩方法的适用性的比较扩展到FCC提升管反应器的CFD-PBM耦合模型中。结果表明在该体系中,使用QMOM能够得到更加真实的结果。
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ052

【参考文献】