滴流床近壁颗粒气液两相动三维CFD模拟
发布时间：2021-01-30 10:46
滴流床反应器是一种重要的气液固三相催化反应器,广泛应用于石油炼制、石油化工等各个行业,尤其是在柴油和汽油的加氢处理中。多年来,研究者在宏观尺度上针对滴流床反应器中的气液两相流动相关参数进行了大量的研究,但是对滴流床内气液两相局部流动行为的研究报道较少。滴流床中局部液体在催化剂上分布不均匀或者气液流体在催化剂床层中形成短路、沟流等现象,将造成反应器性能下降。充分认识催化剂床层局部的流体力学特性,对于滴流床反应器设计、放大和优化工作来说十分重要。本文使用CFD软件及VOF体积模型来模拟气液两相绕流催化剂颗粒的表面流动现象。通过观察位于滴流床催化剂床层中间位置和近壁位置的颗粒,其滴流过程中液体在颗粒表面的流动现象。结果表明对于床层中间位置处的颗粒,液体在颗粒表面上的分布均匀性与气速及液速有着较强的关联性,其单颗粒流型也与宏观流型较吻合。而对于近壁位置的颗粒,气速与液速对表面液体分布的影响更大,与宏观流型相比,近壁颗粒流型跃迁曲线整体向左偏移。定义了三个函数来定量表示液相在颗粒表面分布的均匀性。结合以上导致流型跃迁及液膜分布变化的因素,避免催化剂床层局部沟流现象,提供了参考的操作范围。分别考察...
【文章来源】：北京石油化工学院北京市
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
学位论文数据集
摘要
abstract
符号说明
第一章 文献综述
1.1 滴流床反应器
1.2 滴流床反应器的流体力学和流型
1.2.1 流区
1.2.2 流型转变
1.3 重要流体力学参数
1.3.1 压降
1.3.2 持液量
1.3.3 颗粒的润湿
1.3.4 传质系数
1.4 滴流床反应器的多尺度研究方法
1.4.1 宏观床层尺度的模拟
1.4.2 介观孔隙尺度的模拟
1.4.3 微观颗粒尺度的模拟
1.4.4 滴流床内颗粒尺度研究的重要性
1.4.5 滴流床反应器研究中的计算机模拟技术
1.5 CFD内求解条件的选择
1.5.1 不同求解器的选择及与真实的拟合度对比
1.5.2 采用VOF方法与实验的拟合度
1.6 研究内容及目的
第二章 模型叙述
2.1 VOF体积模拟方法
2.2 FLUENT求解条件
2.3 Geometry模型介绍
2.4 网格独立性检验
2.5 边界闭合条件
2.6 模型验证
2.6.1 实验设计
2.6.2 实验装置
2.6.3 模拟实验参数设置
2.6.4 实验结果与模拟结果对比
第三章 近壁单颗粒流型及表面液膜分布的研究
3.1 考察单颗粒流型
3.1.1 单颗粒流型的定义
3.1.2 中间位置处的单颗粒流型图
3.1.3 近壁位置处的单颗粒流型图
3.1.4 介观尺度单颗粒流型与宏观尺度床层流型图的对比
3.2 单颗粒表面液膜分布方程的推导
L）及区域持液量（hL）的推导"> 3.2.1 区域液体覆盖高度（HL）及区域持液量（hL）的推导
P）及单颗粒持液量（hP）的推导"> 3.2.2 单颗粒液体覆盖高度（HP）及单颗粒持液量（hP）的推导
p）的定义"> 3.2.3 单颗粒液体分配均匀度（Xp）的定义
3.3 考察单颗粒液膜分布
P）及单颗粒持液量（hP）的影响"> 3.3.1 流体速度对单颗粒液体覆盖高度（HP）及单颗粒持液量（hP）的影响
p）的影响"> 3.3.2 流体速度对单颗粒液体分配均匀度（Xp）的影响
3.4 本章小结
第四章 近壁单颗粒气液两相的流动
4.1 中间位置的颗粒旋涡半径和液体分布的研究
4.2 近壁位置的颗粒旋涡半径和液体分布的研究
4.3 本章小结
第五章 结论
参考文献
致谢
研究成果及发表的学术论文
作者及导师简介
附件
【参考文献】：
期刊论文
[1]滴流床反应器基于CFD的流体力学研究[J]. 吴煜斌,郝惠娣,郭玉婷. 西北大学学报(自然科学版). 2015(05)
[2]滴流床反应器数值模拟的研究进展[J]. 敖晗,周先锋,张利军,房艳,彭晖,戴伟. 石油化工. 2015(06)
[3]三相滴流床反应器基于CFD的模拟方法探究[J]. 郭玉婷,吴煜斌,郝惠娣. 广东化工. 2015(05)
[4]水平单管外液膜厚度的CFD模拟[J]. 孙凤丹,许松林. 化工机械. 2012(02)
[5]基于高速图像采集的管束间气液两相绕流旋涡特性研究[J]. 洪文鹏,刘燕,周云龙. 动力工程学报. 2011(01)
[6]滴流床反应器持液量的滞后现象[J]. 兰江安. 广州化工. 2009(02)
[7]颗粒堆积型多孔介质内弯曲流道毛细管束模型的研究[J]. 刘双科,单明,王建永,杨彩青. 矿冶. 2007(01)
[8]滴流床反应器内液体分布的研究[J]. 霍宏敏,朱豫飞,王更新. 炼油设计. 2001(10)
硕士论文
[1]气液两相流中旋涡脱落特性的研究[D]. 任尚华.大庆石油学院 2007
本文编号：3008764
【文章来源】：北京石油化工学院北京市
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
学位论文数据集
摘要
abstract
符号说明
第一章 文献综述
1.1 滴流床反应器
1.2 滴流床反应器的流体力学和流型
1.2.1 流区
1.2.2 流型转变
1.3 重要流体力学参数
1.3.1 压降
1.3.2 持液量
1.3.3 颗粒的润湿
1.3.4 传质系数
1.4 滴流床反应器的多尺度研究方法
1.4.1 宏观床层尺度的模拟
1.4.2 介观孔隙尺度的模拟
1.4.3 微观颗粒尺度的模拟
1.4.4 滴流床内颗粒尺度研究的重要性
1.4.5 滴流床反应器研究中的计算机模拟技术
1.5 CFD内求解条件的选择
1.5.1 不同求解器的选择及与真实的拟合度对比
1.5.2 采用VOF方法与实验的拟合度
1.6 研究内容及目的
第二章 模型叙述
2.1 VOF体积模拟方法
2.2 FLUENT求解条件
2.3 Geometry模型介绍
2.4 网格独立性检验
2.5 边界闭合条件
2.6 模型验证
2.6.1 实验设计
2.6.2 实验装置
2.6.3 模拟实验参数设置
2.6.4 实验结果与模拟结果对比
第三章 近壁单颗粒流型及表面液膜分布的研究
3.1 考察单颗粒流型
3.1.1 单颗粒流型的定义
3.1.2 中间位置处的单颗粒流型图
3.1.3 近壁位置处的单颗粒流型图
3.1.4 介观尺度单颗粒流型与宏观尺度床层流型图的对比
3.2 单颗粒表面液膜分布方程的推导
L）及区域持液量（hL）的推导"> 3.2.1 区域液体覆盖高度（HL）及区域持液量（hL）的推导
P）及单颗粒持液量（hP）的推导"> 3.2.2 单颗粒液体覆盖高度（HP）及单颗粒持液量（hP）的推导
p）的定义"> 3.2.3 单颗粒液体分配均匀度（Xp）的定义
3.3 考察单颗粒液膜分布
P）及单颗粒持液量（hP）的影响"> 3.3.1 流体速度对单颗粒液体覆盖高度（HP）及单颗粒持液量（hP）的影响
p）的影响"> 3.3.2 流体速度对单颗粒液体分配均匀度（Xp）的影响
3.4 本章小结
第四章 近壁单颗粒气液两相的流动
4.1 中间位置的颗粒旋涡半径和液体分布的研究
4.2 近壁位置的颗粒旋涡半径和液体分布的研究
4.3 本章小结
第五章 结论
参考文献
致谢
研究成果及发表的学术论文
作者及导师简介
附件
【参考文献】：
期刊论文
[1]滴流床反应器基于CFD的流体力学研究[J]. 吴煜斌,郝惠娣,郭玉婷. 西北大学学报(自然科学版). 2015(05)
[2]滴流床反应器数值模拟的研究进展[J]. 敖晗,周先锋,张利军,房艳,彭晖,戴伟. 石油化工. 2015(06)
[3]三相滴流床反应器基于CFD的模拟方法探究[J]. 郭玉婷,吴煜斌,郝惠娣. 广东化工. 2015(05)
[4]水平单管外液膜厚度的CFD模拟[J]. 孙凤丹,许松林. 化工机械. 2012(02)
[5]基于高速图像采集的管束间气液两相绕流旋涡特性研究[J]. 洪文鹏,刘燕,周云龙. 动力工程学报. 2011(01)
[6]滴流床反应器持液量的滞后现象[J]. 兰江安. 广州化工. 2009(02)
[7]颗粒堆积型多孔介质内弯曲流道毛细管束模型的研究[J]. 刘双科,单明,王建永,杨彩青. 矿冶. 2007(01)
[8]滴流床反应器内液体分布的研究[J]. 霍宏敏,朱豫飞,王更新. 炼油设计. 2001(10)
硕士论文
[1]气液两相流中旋涡脱落特性的研究[D]. 任尚华.大庆石油学院 2007
本文编号：3008764
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/lxlw/3008764.html
