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旋流反应器流动与压降对诱导结构面积的响应特性

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流体机械 2022年第10期50卷 47-53页

作者：李萱赵兵涛刘谦李会梅上海理工大学能源与动力工程学院上海200093

为探究定操作流量下诱导结构设计对旋流反应器气相流场与压降的影响,设计了基于定高宽比原则的不同旋流诱导进口面积(无因次面积分别为0.056,0.098,0.156和0.224),采用雷诺应力湍流模型数值模拟及实验研究的方法分析其内部三维流动的空... 详细信息

为探究定操作流量下诱导结构设计对旋流反应器气相流场与压降的影响,设计了基于定高宽比原则的不同旋流诱导进口面积(无因次面积分别为0.056,0.098,0.156和0.224),采用雷诺应力湍流模型数值模拟及实验研究的方法分析其内部三维流动的空间分布和压降特性。结果表明,诱导结构面积的变化影响流场对称性和截面速度分布。较小的面积由于具有较大的入射速度,使得流场内各截面上切向速度较大有利于增强旋流强度。进一步发展了切向速度的特征参数与诱导面积及轴向高度的半经验关联式。诱导面积的变化对轴向速度的影响不明显。无因次旋流诱导面积在0.056~0.224范围变化时,表征压降的特征欧拉数从381.2减小到89.4。结果可为旋流反应器的优化设计与运行提供参考。

关键词：旋流反应器流场压降诱导结构进口面积

离子液体烷基化用旋流反应器分离性能冷模实验研究

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高校化学工程学报 2022年第3期36卷 387-397页

作者：段金鑫毕京贺韩霄朱丽云王振波都帅茹毅重质油国家重点实验室中国石油大学(华东) 山东青岛266580 青岛市特种设备检验研究院山东青岛266101

针对离子液体烷基化工艺产物分离不及时,提出一种切孔式旋流反应器实现反应分离一体化过程。在冷模实验装置上研究切孔式旋流反应器轻、重相回收率,定义综合效率η定量评价反应器分离性能,分析操作参数对分离性能的影响。结果表明:综合... 详细信息

针对离子液体烷基化工艺产物分离不及时,提出一种切孔式旋流反应器实现反应分离一体化过程。在冷模实验装置上研究切孔式旋流反应器轻、重相回收率,定义综合效率η定量评价反应器分离性能,分析操作参数对分离性能的影响。结果表明:综合效率随入口总流量q_(V)增大而降低,随溢流比F增大先升高再降低,进料比E超过阈值后综合效率趋于稳定。标准化效应分析结果表明操作参数对综合效率影响程度:q_(V)>E>F。响应面分析发现最佳操作条件:q_(V)=2.0 m^(3)·h^(-1)、E=1.00、F=0.50。通过回归分析,建立了可有效预测综合效率的模型。与切缝式旋流反应器相比,切孔结构保持较好的分离性能。

关键词：旋流反应器分离性能综合效率操作参数响应面

旋流反应器气液相界面积的化学吸收法测定技术

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农业机械学报 2008年第1期39卷 53-55,77页

作者：曹仲文袁惠新李正兴江南大学机械工程学院江苏工业学院机械系

从Danckwerts拟一级反应和传质理论出发,采用气液一次通过的流程,用化学吸收的方法对旋流反应器的气液相界面积进行了测定。试验结果表明:气液相界面积随着喷淋密度和动能因子的增大而增大,并得到了旋流反应器比相界面积的关联式;旋流... 详细信息

从Danckwerts拟一级反应和传质理论出发,采用气液一次通过的流程,用化学吸收的方法对旋流反应器的气液相界面积进行了测定。试验结果表明:气液相界面积随着喷淋密度和动能因子的增大而增大,并得到了旋流反应器比相界面积的关联式;旋流反应器与螺旋型旋转吸收器及旋流塔板吸收器相比,不仅结构简单,安装方便,而且具有更高的比相界面积。

关键词：旋流反应器比相界面积化学吸收法试验

短接触旋流反应器混合区内气固返混特性模拟研究

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高校化学工程学报 2016年第6期30卷 1284-1291页

作者：王振波朱丽云黄峰张玉春金有海中国石油大学重质油国家重点实验室山东青岛266580 山东理工大学农业工程与食品科学学院山东淄博255049

采用欧拉双流体模型模拟短接触旋流反应器内气固两相流动,加载无反应组分输运方程计算入口混合区内气固停留时间分布（RTD）。根据各截面上下行流率分配,定义了截面返混比,并考察了入口结构型式对气固返混特性的影响。研究结果表明,反... 详细信息

采用欧拉双流体模型模拟短接触旋流反应器内气固两相流动,加载无反应组分输运方程计算入口混合区内气固停留时间分布（RTD）。根据各截面上下行流率分配,定义了截面返混比,并考察了入口结构型式对气固返混特性的影响。研究结果表明,反应器混合区内固体催化剂的停留时间比气体小;气体在入口混合区内返混程度比固体颗粒显著,颗粒接近平推流;气体截面返混比为0-0.5,且随着轴向位置增大呈现先增加后减小的趋势;轴向入口设导向叶片增大了反应器混合区内气体轴向返混;与直切式和斜上切式结构相比,斜下切式结构反应器混合区气体返混程度较弱,有利于催化裂化反应。

关键词：旋流反应器计算流体力学停留时间分布返混

离子液体催化烷基化旋流反应器内轻相停留时间分布模拟研究

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高校化学工程学报 2017年第1期31卷 67-73页

作者：朱丽云张明阳王磊王振波孙治谦金有海刘植昌中国石油大学(华东)化学工程学院山东青岛266580 中国石油大学(北京)重质油国家重点实验室北京102249

研究提出了一种可实现反应分离一体化的新型离子液体催化烷基化用旋流反应器,采用RSM湍流模型、Eulerian多相流模型加载组分运输方程对旋流反应器内轻相停留时间分布开展数值研究,并考察重/轻相体积流量比、入口总流量对停留时间分布的... 详细信息

研究提出了一种可实现反应分离一体化的新型离子液体催化烷基化用旋流反应器,采用RSM湍流模型、Eulerian多相流模型加载组分运输方程对旋流反应器内轻相停留时间分布开展数值研究,并考察重/轻相体积流量比、入口总流量对停留时间分布的影响。模拟结果表明:旋流反应器内平均停留时间实验值与模拟值吻合;新型旋流反应器内停留时间分布曲线为单峰分布,无明显拖尾,说明反应器内返混现象较轻;轻相液体在旋流反应器内的平均停留时间随着入口流速的增大而减小;拟合出轻相液体平均停留时间与入口流量的函数关系,可根据烷基化反应时间来调节适宜的操作工况。

关键词：烷基化离子液体旋流反应器停留时间分布

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短接触旋流反应器导叶位置对气相流动的影响

化工学报 2013年第9期64卷 3153-3160页

作者：黄峰张玉春王振波孙治谦金有海中国石油大学(华东)重质油国家重点实验室山东青岛266580

采用雷诺应力模型对不同导叶位置下的短接触旋流反应器内气相流动进行数值模拟,并且用组分输运方程研究了气体在旋流反应器内停留时间的分布规律,分析了导叶位置对反应器内气相停留时间分布、气相流场以及排气管入口短路流的影响。结果... 详细信息

采用雷诺应力模型对不同导叶位置下的短接触旋流反应器内气相流动进行数值模拟,并且用组分输运方程研究了气体在旋流反应器内停留时间的分布规律,分析了导叶位置对反应器内气相停留时间分布、气相流场以及排气管入口短路流的影响。结果表明:不同导叶位置的旋流反应器排剂口处气相停留时间分布曲线相似,而混合反应区内气相停留时间分布曲线仅在时间轴上发生微小偏移;叶片离反应器入口越远,混合反应区内切向速度越小,而排气管下方分离反应区内外旋流切向速度显著增大及准自由涡范围减小;叶片与排气管入口距离减小可以降低附近短路流率,减小催化剂的'跑损',但也增大了排气管内气流旋转强度,造成不必要的能量损耗增大。

关键词：旋流反应器导叶位置停留时间气相流场短路流

液-液旋流反应器内混合特性CFD-PBM数值模拟

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烟台大学学报（自然科学与工程版） 2022年第2期35卷 214-222页

作者：张明阳刘新辙吴灵波张晨晨王振波山东建筑大学热能工程学院山东济南250101 中国石油大学(华东)新能源学院山东青岛266580

基于离子液体烷基化工艺特点,提出一种液-液旋流反应器,利用旋流反应器的特殊结构实现反应及产物初级分离过程的一体化,提高产量的同时可降低副反应的发生。利用CFD-PBM耦合模型,对无反应条件下旋流反应器反应腔内分散相液滴尺寸分布及... 详细信息

基于离子液体烷基化工艺特点,提出一种液-液旋流反应器,利用旋流反应器的特殊结构实现反应及产物初级分离过程的一体化,提高产量的同时可降低副反应的发生。利用CFD-PBM耦合模型,对无反应条件下旋流反应器反应腔内分散相液滴尺寸分布及两相相接触界面面积进行研究,研究了操作参数(入口总流量、进料比、溢流比)对反应腔内分散相液滴尺寸分布和相接触界面面积的影响。结果表明,入口总流量的增加导致分散相液滴所受剪切力增大,增大了分散相液滴破碎概率,相接触界面面积随之增大。此外,进料比主要影响分散相液滴之间的接触及聚并概率,而溢流比的影响则主要体现在反应腔内有效混合区域的大小上。

关键词：烷基化旋流反应器 CFD-PBM 数值模拟液滴尺寸分布

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旋流反应器内颗粒停留时间分布的CFD模拟

石油化工设备 2014年第1期43卷 9-13页

作者：黄峰孙治谦王振波王亮张玉春金有海中国石油大学(华东)化学工程学院山东青岛266580 中国石油大港石化公司第一联合车间天津300280

采用欧拉双流体模型对旋流反应器内气固两相流动进行数值模拟,附加无反应组分输运方程研究颗粒停留时间分布(RTD),并考察了操作参数和催化剂粒径对RTD的影响。结果表明,旋流反应器内RTD曲线为单峰分布,切向入口气速越大,颗粒RTD无因次... 详细信息

采用欧拉双流体模型对旋流反应器内气固两相流动进行数值模拟,附加无反应组分输运方程研究颗粒停留时间分布(RTD),并考察了操作参数和催化剂粒径对RTD的影响。结果表明,旋流反应器内RTD曲线为单峰分布,切向入口气速越大,颗粒RTD无因次方差减小,流动越接近平推流。增大颗粒循环量可减少颗粒平均停留时间,但加剧了颗粒返混。此外,平均停留时间随颗粒粒径增大,呈现出先增大后减小的趋势,且颗粒越小,返混越严重。

关键词：旋流反应器 CFD模拟停留时间返混

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操作参数对离子液体烷基化旋流反应器的影响

化学工程 2018年第12期46卷 53-58页

作者：蒋燕张明阳张天宇王振波金有海刘值昌中国石油大学(华东)化学工程学院山东青岛266580 中国石油大学(北京)化学工程学院北京102249

针对离子液体烷基化旋流反应器内部的复杂流动状态,应用RSM和Eulerian模型对不同操作参数下的流场分布规律进行研究,分析不同溢流比F、进料比E、总流量Q对反应器内部压降、混合和分离性能的影响情况。结果表明:在基准操作参数下,当F=0.5... 详细信息

针对离子液体烷基化旋流反应器内部的复杂流动状态,应用RSM和Eulerian模型对不同操作参数下的流场分布规律进行研究,分析不同溢流比F、进料比E、总流量Q对反应器内部压降、混合和分离性能的影响情况。结果表明:在基准操作参数下,当F=0.5,E=1.25,Q=3 m3/h时,旋流反应器内轻相体积分数接近50%,轻重相回收率均达95%以上,设备混合及分离效果最佳。上述分析结果为离子液体烷基化旋流反应器分离机理的深入认知和不同条件下的应用提供了理论依据,对后续的性能预测和结构优化具有一定的指导意义。

关键词：离子液体烷基化旋流反应器混合性能分离性能