毛細通道中溶質(zhì)Taylor分散的數(shù)值模擬.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、在催化反應工程中,改進常規(guī)多相反應器(如淤漿鼓泡床、滴流床反應器等)的性能具有重要意義。新型的整體式結構化催化反應器具有低壓降、高傳質(zhì)速率和容易放大等優(yōu)點,成為替代傳統(tǒng)多相反應器的一個有吸引力的選擇。本課題以結構化反應器為背景,采用計算流體力學和軸向擴散模型研究結構化反應器單通道(毛細管)內(nèi)單相及兩相流中溶質(zhì)的Taylor分散,以此考察結構化反應器單通道的混合特性,以期為此類反應器的放大、設計和操作提供基礎依據(jù)。 首先,基于Ta

2、ylor分散法,對不同通道截面(圓形、正方形、三角形)毛細管中單相Taylor分散進行數(shù)值模擬,考察了通道形狀、流動速度(在層流下考察)、物性(粘度,擴散系數(shù)等)對于軸向擴散系數(shù)的影響。模擬結果表明,流動速度及物性參數(shù)相同的條件下,圓形截面管的流動性能優(yōu)于正方形截面管和三角形截面管;正方形截面管的混合性能優(yōu)于圓形和三角形截面管。 其次,對毛細管中單相分離流中溶質(zhì)Taylor分散進行了數(shù)值模擬,考察了通道中內(nèi)置障礙物形狀、流動速度

3、(在層流下考察)、擴散系數(shù)等對于軸向擴散系數(shù)的影響。模擬結果表明:單相分離流中溶質(zhì)Taylor分散的軸向擴散系數(shù)隨入口流速、液栓長度、毛細管管徑的增加而增大;液膜長度以及液膜厚度的改變對軸向擴散系數(shù)的影響不大;軸向擴散系數(shù)隨分子擴散系數(shù)的增加而減??;多個單元胞的軸向擴散系數(shù)隨胞數(shù)的增加而線性增加。 最后,以結構化反應器為背景,對毛細管中氣液兩相并流中溶質(zhì)Taylor分散進行了數(shù)值模擬,考察了表觀氣、液流速、單元胞長度、液膜厚度、

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