喷射回路反应器中文丘里喷射器混合特性的研究
发布时间：2020-10-15 23:12
现有的三氟丙基甲基二氯硅烷生产工艺常采用传统的搅拌反应釜作为反应器,这导致了生产过程中存在着反应速率低、生产周期慢的问题。喷射回路反应器作为一种混合性能良好的反应设备,适用于气液两相反应,能够有效地提高反应速率,缩短生产周期。为了提高三氟丙基甲基二氯硅烷生产效率,本课题组提出将喷射回路反应器应用于的其生产工艺的设想,并依托威海新元化工有限公司对喷射回路反应器中文丘里喷射器的混合特性进行了研究。文丘里喷射器是喷射回路反应器中的关键部件,为了确定反应器中文丘里喷射器各项结构参数的最优值,本文研究了气液两相在文丘里喷射器中的混合特性。具体研究内容如下:首先,依照文丘里喷射器的工作原理,提出了文丘里喷射器的吸气量的估算公式;然后建立了文丘里喷射器的三维数值模型,并利用此模型探索了文丘里喷射器的结构参数对其混合性能的影响,同时,利用模拟结果对吸气量估算公式进行了验证与修正;最后,搭设实验装置,进行了实验,研究了喷嘴和混合段间的距离对喷射器吸气量的影响,并通过对比实验与模拟结果验证了数值模型的合理性,本文研究得到如下结论:(1)文丘里喷射器吸气量的估算公式如下:(?)(2)结构尺寸对喷射器吸气量的影响规律:喷嘴出口半径的减小,吸气室出口高度的增加,混合段直径的减小,扩压段角度的减小,均能够增加喷射器的吸气量,且增加幅度逐渐增大;喷射器的吸气量随着混合段长度的增加而增加,且增长的幅度逐渐减小,混合段长径比超过7后,吸气量增加便不再明显;吸气室入口直径及扩压段的长度对吸气量的影响不大。(3)结构尺寸对喷射器混合效果的影响:喷嘴出口半径的减小,吸气室出口高度的减小,混合直径的扩大,混合段长度的减小,扩压段角度的减小均有利于气液两相的混合;吸气室入口直径及扩压段长度对喷射器混合效果影响不大。(4)实验研究结果表明在喷嘴与混合段距小于10mm时,喷嘴与混合段的距离对吸气量的影响并不明显,而当喷嘴与混合段距大于12.5mm时,吸气量随喷嘴与混合段距离的增加有明显的增加。模拟结果与实验结果的变化趋势相同,这验证了模拟的合理性。
【学位单位】：青岛科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TQ264.1;TQ052
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
1.1 喷射回路反应器
1.1.1 喷射回路反应器原理及优点
1.1.2 喷射回路反应器应用
1.2 文丘里喷射器
1.2.1 文丘里喷射器结构及原理
1.2.2 文丘里喷射器应用
1.3 国内外研究进展
1.3.1 喷射回路反应器的研究进展
1.3.2 文丘里喷射器的研究进展
1.3.3 总结
1.4 课题研究内容
2 数值模型建立
2.1 模拟尺寸
2.2 网格划分
2.3 模拟设置
2.3.1 控制方程
2.3.2 边界条件
2.3.3 流体材料的物性
2.3.4 数值求解收敛条件
2.3.5 网格无关性检测
2.4 初步模拟结果
2.5 喷射器吸气量估算公式
3 结构参数对吸气量的影响规律
3.1 喷嘴出口半径对吸气量的影响规律
3.1.1 不同喷嘴出口半径喷射器模拟方案
3.1.2 不同喷嘴出口半径喷射器模拟结果分析
3.1.3 估算公式的验证与修正
3.2 吸气室出口高度对吸气量的影响规律
3.2.1 不同吸气室出口高度喷射器模拟方案
3.2.2 不同吸气室出口高度喷射器模拟结果分析
3.2.3 估算公式的验证与修正
3.3 吸气室入口直径对吸气量的影响规律
3.3.1 不同吸气室入口直径喷射器模拟方案
3.3.2 不同吸气室入口直径喷射器模拟结果分析
3.3.3 估算公式的验证
3.4 混合段半径对吸气量的影响规律
3.4.1 不同混合段半径喷射器模拟方案
3.4.2 不同混合段半径喷射器模拟结果分析
3.4.3 估算公式的验证
3.5 混合段长度对吸气量的影响规律
3.5.1 不同混合段长度喷射器模拟方案
3.5.2 不同混合段长度喷射器模拟结果分析
3.5.3 估算公式的验证
3.6 扩压段长度对吸气量的影响规律
3.6.1 不同扩压段长度喷射器模拟方案
3.6.2 不同扩压段长度喷射器模拟结果分析
3.6.3 估算公式的验证
3.7 扩压段角度对吸气量的影响规律
3.7.1 不同扩压段角度喷射器模拟方案
3.7.2 不同扩压段角度喷射器模拟结果分析
3.7.3 估算公式的验证
3.8 本章小结
4 结构参数对混合效果的影响规律
4.1 喷嘴出口半径对混合效果的影响
4.2 吸气室出口高度对混合效果的影响
4.3 吸气室入口直径对混合效果的影响
4.4 混合段半径对混合效果的影响
4.5 混合段长度对混合效果的影响
4.6 扩压段长度对混合效果的影响
4.7 扩压段角度对混合效果的影响
4.8 本章小结
5 喷射回路反应实验研究
5.1 实验装置内容与方法
5.2 实验结果分析
5.3 本章小结
结论与展望
结论
展望
参考文献
致谢
攻读学位期间取得的学术成果
【参考文献】
本文编号：2842379
【学位单位】：青岛科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TQ264.1;TQ052
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
1.1 喷射回路反应器
1.1.1 喷射回路反应器原理及优点
1.1.2 喷射回路反应器应用
1.2 文丘里喷射器
1.2.1 文丘里喷射器结构及原理
1.2.2 文丘里喷射器应用
1.3 国内外研究进展
1.3.1 喷射回路反应器的研究进展
1.3.2 文丘里喷射器的研究进展
1.3.3 总结
1.4 课题研究内容
2 数值模型建立
2.1 模拟尺寸
2.2 网格划分
2.3 模拟设置
2.3.1 控制方程
2.3.2 边界条件
2.3.3 流体材料的物性
2.3.4 数值求解收敛条件
2.3.5 网格无关性检测
2.4 初步模拟结果
2.5 喷射器吸气量估算公式
3 结构参数对吸气量的影响规律
3.1 喷嘴出口半径对吸气量的影响规律
3.1.1 不同喷嘴出口半径喷射器模拟方案
3.1.2 不同喷嘴出口半径喷射器模拟结果分析
3.1.3 估算公式的验证与修正
3.2 吸气室出口高度对吸气量的影响规律
3.2.1 不同吸气室出口高度喷射器模拟方案
3.2.2 不同吸气室出口高度喷射器模拟结果分析
3.2.3 估算公式的验证与修正
3.3 吸气室入口直径对吸气量的影响规律
3.3.1 不同吸气室入口直径喷射器模拟方案
3.3.2 不同吸气室入口直径喷射器模拟结果分析
3.3.3 估算公式的验证
3.4 混合段半径对吸气量的影响规律
3.4.1 不同混合段半径喷射器模拟方案
3.4.2 不同混合段半径喷射器模拟结果分析
3.4.3 估算公式的验证
3.5 混合段长度对吸气量的影响规律
3.5.1 不同混合段长度喷射器模拟方案
3.5.2 不同混合段长度喷射器模拟结果分析
3.5.3 估算公式的验证
3.6 扩压段长度对吸气量的影响规律
3.6.1 不同扩压段长度喷射器模拟方案
3.6.2 不同扩压段长度喷射器模拟结果分析
3.6.3 估算公式的验证
3.7 扩压段角度对吸气量的影响规律
3.7.1 不同扩压段角度喷射器模拟方案
3.7.2 不同扩压段角度喷射器模拟结果分析
3.7.3 估算公式的验证
3.8 本章小结
4 结构参数对混合效果的影响规律
4.1 喷嘴出口半径对混合效果的影响
4.2 吸气室出口高度对混合效果的影响
4.3 吸气室入口直径对混合效果的影响
4.4 混合段半径对混合效果的影响
4.5 混合段长度对混合效果的影响
4.6 扩压段长度对混合效果的影响
4.7 扩压段角度对混合效果的影响
4.8 本章小结
5 喷射回路反应实验研究
5.1 实验装置内容与方法
5.2 实验结果分析
5.3 本章小结
结论与展望
结论
展望
参考文献
致谢
攻读学位期间取得的学术成果
【参考文献】
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1 孙建阳;下喷式环流反应器流动特性研究[D];青岛科技大学;2015年
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