一、气升式环流反应器的特性及应用（论文文献综述）
艾胜书[1]（2021）在《基于气升式微压双循环多生物相反应器的寒区城市污水处理性能及机理研究》文中研究说明传统生物脱氮除磷工艺在完成脱氮除磷过程,多数是在两个或多个独立的反应装置中进行,或是在时间上造成交替好氧和缺氧环境的同一个反应装置中进行,工艺存在建设投资和运行费用较高,占地面积大等特点。而寒区城市污水处理往往还存在冬季低温运行不稳定、进水碳氮比低和耐冲击负荷能力差等问题。本文在总结污水生物脱氮除磷理论与技术研究和应用的基础上,从构建反应器内混合液循环流态强化活性污泥性能和提升物质传递利用效率的角度出发,研制了一种在同一空间内同时存在不同氧环境原位污染物同步去除的气升式微压双循环多生物相反应器（Airlift Micro-pressure Dual-circulation Bioreactor,AL-MPDR）。为了探明AL-MPDR的污水处理性能及污染物同步去除机理,为反应器的推广应用奠定理论与技术基础,本文开展了反应器流场特性研究和不同规模城市污水处理性能研究。首先,利用数值模拟和反应器实测手段研究了AL-MPDR的流场特性。研究表明:数值模拟的反应器液相循环流态随着曝气强度增大逐渐呈现中间流速低,四周流速高趋势,且在曝气量为0.6m3/h时,液相循环流态最稳定,中心区域流速最低,并以反应器主反应区几何中心呈均匀对称分布。通过流态清水验证试验进一步证明了反应器内能够形成循环流态,且循环时间随曝气强度增大而变小。而受反应器内液相流态的影响,反应器内不同区域标准氧总转移系数KLas差异也较大,在曝气量为0.6m3/h时,KLas变化差异最大,外围区域达到0.4529,中心区域只有0.1822,此时的液相流态最稳定。也正因为反应器内的特殊循环流态,致使反应器具有了以中心区域溶解氧值低、外围区域溶解氧值高的氧梯度分布规律,和中心区域高、外围区域低、反应器出口更低的污泥浓度分布规律的流场特性。在结合反应器流场特性研究的基础上,对反应器污染物同步去除性能及机理进行研究。研究表明:在曝气强度分别为0.104 L/（min·L）、0.156 L/（min·L）和0.208 L/（min·L）,水力停留时间（hydraulic retention time,HRT）分别为8h、10h、12h和14h的运行条件下,AL-MPDR均表现较强的碳氮磷同步去除效果,并以同步硝化反硝化的脱氮机制完成了氮的去除。反应器内的氧梯度环境是影响反应器内不同区域微生物群落存在差异性的主要因素,特殊的流场特征使反应器内同时富集了具有硝化功能的Haliangium和Nitrospira、反硝化功能的Acinetobacter和Zoogloea、以及反硝化除磷功能的Rhodoferax和Aeromonas等多种功能菌属完成污染物的同步去除,且系统具备完整的有机物、氮磷代谢途径。针对我国城市污水存在低温、低C/N的特征,结合AL-MPDR具有的流场特性及脱氮除磷机制,分别研究了低温和低C/N下的AL-MPDR污染物同步去除性能及机制。研究结果表明:针对我国北方城市污水四季温度变化大特点,采取常温低污泥浓度、低温高污泥浓度的运行模式。反应器稳定运行后出水COD、NH4+-N、TN和TP分别保持在40mg/L、5mg/L、15 mg/L和0.5 mg/L以下,仍保持较强的污染物同步去除性能。低温下反应器内TTC脱氢酶活性降低,胞外聚合物含量增加。但随着温度的降低和运行条件的改变,反应器内Bacteroidetes、Gemmatimonadetes、Nitrospirae和Firmicutes菌门相对丰度增大,一些耐冷、嗜冷菌属,如Flavobacterium、Zoogloea和Rhodobacter相对丰度也明显增大。此外,Haliangium、Nitrospira和Aeromonas等脱氮除磷功能菌群的相对丰度也略有增加。这些功能菌属在反应器内富集,形成优势菌群,保证了反应器低温运行效果。在进水C/N比为3.2～9.4之间运行条件下,反应器均保持较高的有机物、氮磷污染物同步去除能力。随着C/N比降低,反应器内活性污泥沉降性能并未受到显着影响,只是小粒径污泥占比越来越多,但反应器内同步硝化反硝化效果并未受缺氧微环境的影响,此时的平均SND率仍为88.67%。反应器内微生物群落丰度和多样性随C/N比降低均略有升高,Denitratisoma、Thauera和Aeromonas等特殊功能菌属在反应器内富集,并且相对丰度提高,使系统可能存在短程硝化反硝化、自养反硝化和反硝化除磷等生物脱氮除磷机制,进而大大降低了反应器生物系统对碳源的需求,确保了反应器在低C/N比下的运行效果。在实验室小试研究基础上,对AL-MPDR装置进行了为期368天的现场中试性能研究。结果表明:在进水水温为6.9～16℃,COD、NH4+-N、TN和TP分别为111.30～2040.00mg/L、5.33～15.15mg/L、14.31～40.97mg/L和1.89～13.12mg/L的水质、水温波动较大的情况下,中试运行出水各项指标均优于（GB18918-2002）一级A排放标准,表现出较高的污染物同步去除效果及较强的抗冲击负荷能力。中试的AL-MPDR装置内混合液流态更趋于稳定,反应器内微生物群落具有较高的丰度和多样性,且不同区域微生物群落差异性较大。相比传统生物脱氮除磷工艺,AL-MPDR具有相似的优势菌群结构,不同的是相对丰度占比较高的优势菌门数量更多。在中试装置内同样富集了具有脱氮和除磷功能菌属,如Thermomonas、Terrimonas、Dechloromonas、Thaurea和Dechloromonas等。
方国栋[2]（2021）在《气升式环流反应器放大及结构优化研究》文中研究说明气升式环流反应器是环己烷无催化氧化生产环己酮的关键反应装置,其气液流动特性对物料的混合、传质和反应进程具有重要影响。本文从实验和CFD模拟两个方面对气升式环流反应器内流场、气含率和传质系数等进行了研究,旨在为反应器放大和结构优化提供指导。环流反应器冷模测试表明,随着表观气速的增大,反应器内气含率和液速均增大;多孔分布板能有效破碎气泡,提高气含率和气相分布均匀性,但也会使得液速有所减低。针对开发中的国内规模最大的129m3环己烷无催化氧化工业气升式环流反应器,建立了环流反应器数值模拟计算模型,在两相流基础上耦合群体平衡模型和传质模型,对气液流动和传质规律进行了CFD模拟研究。模拟结果表明:气相在反应器径向上的分布不均匀,靠近导流筒壁呈偏流流动;表观气速越大,流场波动更为剧烈,更多气相夹带进入下降段;导流筒对气液两相分离影响较大;气液分离区高度主要影响气液分离区流型分布。为了改善气相偏流,在上升段安装了多孔分布板,研究了分布板及其结构参数对流动和传质规律的影响。模拟结果表明:添加分布板能够提高气相径向分布均匀性,强制破碎气泡,提高反应器气含率,实现传质强化;综合考虑气含率、液速和传质系数,该反应器下分布板最优开孔率确定为50%,最优开孔孔径为4 mm,最优安装位置为上升段底部,最优安装板数为2。
郑婷[3]（2020）在《基于CFD的环己烷无催化氧化反应过程工况分析》文中研究表明环己酮是一种用途广泛的有机化工原料,工业上主要采用环己烷无催化氧化工艺制备环己酮。该工艺为典型的高危工艺,反应器内气相空间存在大量的环己烷蒸汽,一旦气相出口氧气浓度超过一定范围时有燃爆风险,因此有必要研究不同工况下反应器内组分浓度变化规律,确定操作参数报警阈值,使企业及时了解安全生产状况。计算流体力学（CFD）被广泛的用于化学工业中,可以得到反应器内浓度场,传递参数,温度场以及流速场等详细信息。本文利用CFD对某石化气升式环流反应器内环己烷无催化氧化过程进行了数值模拟研究,建立了一个基于实际工艺条件的欧拉-欧拉两相流模型,引入Standard k-ε湍流模型,考虑两相间曳力、升力和湍流分散力作用,得到反应器气含率、轴向液速等特征参数分布信息,并将流体力学特征与以往研究进行对比。在两相流动基础上耦合氧传质和环己烷无催化氧化反应动力学,建立流动-传质-反应的综合模型。经过计算得到反应器内传质系数分布规律和组分浓度分布图,反应器内传质和反应主要发生在反应器上升区,其中气相氧浓度随着流体流动方向逐渐减小,在反应器底部达到最小值。将模拟所得出口处反应物的浓度组成与某石化实际生产数据进行对比,对模型进行验证。计算反应达平衡后气相出口氧摩尔分数为2.4%,工厂实际值为2.32%,相对误差为3.4%,说明模型能较为准确的描述实际环己烷无催化氧化反应过程。此外,本文探究了进气量和进气氧浓度对反应器尾氧浓度的影响规律。结果表明,随着进气量和进气氧浓度的增加,尾氧体积分数随之增大。为确保安全生产,建议在生产中要时时监测进气量和气相进口氧浓度,控制总进气量不能超过6200 Nm3/h,进口气相氧浓度不得超过25%。
杨涛[4]（2019）在《络合铁法脱硫环流式反应器的数值模拟与分析》文中进行了进一步梳理络合铁法脱硫作为一种绿色高效的天然气净化工艺,在处理小规模中低潜硫含量的酸气方面表现优异,该工艺中环流式反应器以其低能耗和高传质效率在CO2捕集、石油化工、生物发酵和污水处理等方面有着广泛应用。本论文主要以CFD模拟为研究手段,以环流反应器为研究对象,主要分析气液两相流场特性及影响因素,并进一步研究气泡行为、分析传质区域及传质效率,最后探究气液固三相流场分布、传质特性和反应特性。根据现场装置数据和Aspen模拟数据,建立了环流反应器三维物理模型,获得基于现场反应器结构尺寸的反应停留时间为0.1h,满足循环效果的液相循环速度为1.0440m/s。通过引入Eulerian多相流模型、标准k-ε模型描述气液湍流运动并考虑虚拟质量力和曳力影响,建立环流反应器内气液两相流动数值模拟模型,进行高质量网格划分和求解算法优化。研究了操作参数和结构参数对气含率和液相循环速度的影响情况,得到双气流自循环流场,结果表明反应器内流场分布均匀且存在明显的区域差异,在径向和轴向存在“粘滞”效应和“断点”现象,得到满足循环效果的操作参数:空气表观气速为0.8668 m/s和结构参数:导流筒直径为1.1 m和高度为4.0 m。同时加入群体平衡模型和气泡聚并破碎模型对气泡尺寸分布和气泡界面浓度分布进行了分析,分析表明气泡上升过程中,升液区气泡尺寸增加,降液区气泡尺寸平稳波动;反应器内以大气泡为主,小气泡主要分布在气体喷射区和液相湍动涡流处,该区域气泡界面浓度大,传质面积大,传质效率高;空气表观气速增加不利于传质,中等气泡趋向于聚并为大气泡,在空气表观气速为0.8668 m/s时处于破碎-聚并平衡。基于气液相流场和气泡行为加入组分输运模型、双膜传质理论和氧化还原反应机理,得到反应器内各组分分布、传质速率和反应速率,分析表明加入反应后反应器内流场分布更加均匀,气含率增加,液相循环速度降低,传质和反应过程主要集中于小气泡存在的气体喷射区和液相湍动涡流处。液相体积传质速率主要受气含率和液相平衡浓度影响,H2S液相体积传质速率比O2液相体积传质速率小一个数量级;反应速率主要受反应组分浓度和反应速率常数影响,H2S氧化反应速率受传质速率控制,Fe2+再生反应速率受溶液循环速率控制。环流式反应器展现了在络合铁法脱硫过程中优秀的流场特性和高效的传质反应速率。通过对环流反应器内气液两相作用,气泡行为研究以及传质反应过程描述,为络合铁法自循环工艺应用于天然气脱硫以及反应器分析、设计提供了一定的理论参考和指导。
高用祥[5]（2019）在《气液喷射环流反应器的流体力学研究》文中研究说明喷射环流反应器（JLR）是一种新型的气液或气液固接触装置,其结构简单、混合与固体悬浮能力强,适用于重油加氢、生物发酵和废水处理等领域,其主要特点是利用气液进料喷射动能和导流筒内外密度差产生强烈的液体内部循环,强化混合与固体悬浮,用于解决工业液相加氢、氧化等强放热反应器中颗粒沉积与热点产生等问题。现有文献中有关喷射环流反应器的流体力学研究多针对小塔径与气液两相体系的情况,涉及大塔径和气液固三相体系的流体力学研究极少,实验与模拟工作都很不充分,特别是尚未见到有关喷射环流反应器放大效应的研究报道。有鉴于此,本文建立了两套（（?）200和（?）500）冷模实验装置,针对喷射环流反应器内的流体力学与放大效应展开研究。采用冷模实验测量和计算流体力学（CFD）两种方法系统地考察了表观气速、喷射模式、固含量对平均气含率、气含率分布、液相速度分布、固含率分布、循环速度等流动参数的影响规律,获得了大量基础实验数据,考察了流动参数的放大效应,建立了不同情况下的流体力学模型,为此类反应器的工业设计与放大提供了基础。论文内容包括以下几个方面:1.（?）200气液喷射环流反应器实验研究采用自制的电导探针和Pavlov管在（?）200 mm气液喷射环流反应器中,实验测量了不同表观气速和喷射模式下的平均气含率、局部气含率和轴向液速的径向分布。实验表明,相比于气体单独喷射模式,气液同轴喷射时的气含率、轴向液速和循环液速更高。液速分布比气含率分布更容易达到充分发展,气液同轴喷射模式能促进流动沿塔高的发展。喷射环流反应器气含率略低于气升式环流反应器和一般鼓泡塔,但液体循环速度显着高于后两者,适用于强化固体悬浮与混合的气液固三相反应过程。2.（?）200气液喷射环流反应器CFD模拟建立了大气泡-小气泡-液相三相模型,模型考虑了横向作用力和气泡诱导的湍流,对大气泡相和小气泡相分别考虑了尾涡加速和气泡阻碍效应并对其曳力系数进行修正。对气液同轴喷射模式下的不同表观气速进行了模拟,气含率和轴向液速分布的模拟结果和实验值符合较好,能够模拟喷射环流反应器内上升区和下降区的流动规律。模型反映了反应器内大、小气泡的分布特点。利用CFD手段考察了导流筒位置和尺寸对平均气含率和循环液速的影响,给出了优化的结构参数。3.气液喷射环流反应器的放大效应在（?）500 mm喷射环流反应器中,实验测量了不同表观气速和喷射模式下的平均气含率、局部气含率和轴向液速的径向分布,归纳了平均气含率关联式。CFD结果表明,本文提出的大气泡-小气泡-液相三相模型能够推广至大塔径的气液喷射环流反应器。通过不同塔径的实验和CFD结果比较分析发现,喷射环流反应器具有十分显着的放大效应,气含率不受影响的临界塔径比一般鼓泡塔大。小塔的气含率-气速曲线比大塔陡峭,低气速下小塔气含率低于大塔,较高气速下高于大塔。小塔在实验气速范围内流型为单一的拟均匀鼓泡流;大塔流型随气速增加从拟均匀鼓泡转变为湍动鼓泡状态。4.含小颗粒的喷射环流反应器实验和CFD模拟在（?）200 mm含小颗粒（Stokes数St小于1）的连续气液固三相喷射环流反应器内,实验测量了液速和气含率的分布,提出了大气泡-小气泡-浆态相三相流体力学模型,模型对于上升区和下降区的流场模拟和实验结果符合都较好。利用模型预测了不同固含量下的气含率与速度分布,结果表明,在考虑的固含量范围内（Cs≤15 vol.%）,气含率随固含量的增加而下降,但液体循环速度却随固含量增加而有所上升。5.含大颗粒的喷射环流反应器实验和CFD模拟在（?）200 mm含大颗粒（Stokes数St大于1）的连续气液固三相喷射环流反应器内,采用多种测量手段,考察了表观气速、表观液速、固含量对气含率、轴向液速、气泡特性分布的影响。提出了大气泡-小气泡-液相-固相四相流体力学模型,模拟结果和实验值大体符合。结果表明,喷射环流反应器具有良好的固体悬浮能力;随着固含量增加,气含率、循环液速和气泡浮升速度均减小,流体沿塔高发展延缓,原因是气泡和颗粒间的碰撞作用加剧。
孟振亮[6]（2018）在《新型气固环流混合器内颗粒流动及混合特性的模拟研究》文中认为颗粒的流动与混合特性对传质、传热以及反应效率等具有重要影响。相较于鼓泡床,气固环流混合器中颗粒多次循环流动能够有效增强颗粒的对流、剪切与扩散作用,提高颗粒与颗粒之间的混合效率。然而,目前气固环流混合器的研究多集中于宏观的气固流动、传质、传热行为等,对混合器内局部流动、颗粒的混合特性及混合器结构对颗粒混合效果的影响还缺乏深入的认识。此外,混合器中颗粒沿径向的流动较弱、混合效率较低。本文提出了一种导流筒上带有槽孔的新型环流混合器结构,强化了颗粒沿径向的流动及混合,并对该混合器内颗粒的流动及混合特性进行了考察。本文首先采用欧拉-欧拉模型建立了三维流体力学模拟方法,对一种新型导流筒结构的环流混合器内颗粒流动特性进行考察。通过不同模拟参数下的预测值与实验数据进行对比,确定了网格尺度、曳力模型、镜面反射系数以及初始藏量等关键模拟参数。结果表明:与传统均匀化曳力模型相比,基于结构的能量最小化多尺度模型（EMMS）能够更准确的预测实验数据;镜面反射系数为0.5、壁面碰撞恢复系数为0.9以及藏料量为58 kg时,模拟预测数据与实验结果更加接近。采用建立的流体力学模拟方法,考察了导流筒上带有槽孔的新型环流混合器内不同操作条件下颗粒流动特性及混合特性。结果表明,导流筒上开槽之后,槽孔所在截面的压力在导流筒内>槽孔附近>环隙区,有效促进了颗粒在水平截面上的流动与混合。混合器底部区、下料管出口,槽孔所在截面以及气固分离区存在颗粒逆流或者错流接触,形成了环流混合器内多个高效颗粒混合区。在混合器底部,大约5%的板式分布器气体窜入环隙,将近83%的环形分布器气体进入导流筒。随着表观气速的增加,颗粒循环强度增大,但通过槽孔流入环隙的颗粒量比例下降。本文进一步优化了混合器内下料管结构以及开槽高度,结果表明,下料管直径Sc/Sd=0.112、出口高度为0.558 m,槽孔位于0.9 hd时,颗粒总的循环量较大,有利于强化颗粒的混合。优化后的环流混合器内,最终颗粒混合均匀指数可达0.99以上,并且随气速及进料量的变化较小。为了简化新型环流混合器结构,对比分析了导流筒上不开槽孔的环流混合器、非强制环流混合器以及自由床混合器内流体力学特性及颗粒混合特性。结果表明,导流筒上无槽孔时,颗粒在水平截面上的流动及混合较弱。非强制环流混合器内,颗粒有序循环流动较弱,甚至不能形成有效环流,中心区与边壁区之间存在颗粒交换及混合行为,但混合强度较低。与气固环流混合器相比,非强制环流混合器以及自由床内颗粒循环流动较弱,易产生偏流、沟流,颗粒混合效率下降。考察了工业规模环流混合器内流体力学特性及颗粒混合特性,发现工业环流混合器存在颗粒对下料管壁的磨损、下料管窜气、偏流等问题,严重影响了混合器内颗粒的流动及混合性能。本文提出了一种带有锥形挡板的新型下料管出口结构,结果表明,安装有1.11Dc挡板的混合器内,窜气基本消除,偏流明显改善,循环质量流量提高62.5%。最终优化后的工业环流混合器内,混合均匀指数可达0.996,实现了冷、热颗粒的高效混合。
施云芬,任惠敏,于大禹[7]（2018）在《气升式环流反应器处理废水的研究进展》文中研究指明气升式环流反应器是用于多相接触的反应装置,因其具有结构简单、能耗低、混合性能好、传质效率高、剪切力低等突出的优势而受到广泛关注,具有广阔的应用前景.概述了气升式环流反应器用于废水处理的基本原理及特点,详细介绍了目前气升式环流反应器的主要类型及其在废水处理领域的应用现状及进展,总结了反应器结构参数、操作参数和物性参数对反应器内流动与传质的影响.气升式环流反应器需要针对不同工艺要求开发强化、改进型的气升式环流反应器,在广度和深度上研究其复杂的流体力学和传质特性,以增加其在废水处理领域的应用.
黄建刚[8]（2018）在《多级气升式环流反应器传质和混合特性的研究》文中进行了进一步梳理针对应用广泛的简单多级环流反应器,研究了级间隙高度和表观气速对其混合和传质特性的影响规律。首次发现简单多级环流反应器的各级存在着非正常流动、过渡流动及正常流动三个典型流动状态,且流动状态的转变存在着受级间隙高度影响的两个临界表观气速,并提出了相应的预测模型。研究结果表明:级间隙高度越大,多级环流反应器内形成正常流型所需的表观气速越大;各级上升管和降液管的气含率会增高,且相同条件下第三级气含率最大,第二级次之,第一级气含率最小;各级的循环液速会增大,且第一级循环液速最大,第二级次之,第三级最小;混合时间会减小,而传质系数会增大。此外,本文还以平均浓度分别为1%、1.5%、2%的棕刚玉砂浆态体系为例进行了实验研究,考察了棕刚玉砂子浓度和表观气速对多级环流反应器内混合和传质的影响规律。研究发现:反应器内仍存在着非正常流动、过渡流动及正常流动三种流型,且只有在正常流动状态下棕刚玉才能循环起来（底部无砂粒的沉积）,其他两种状态下反应器底部会沉积砂粒。随着砂子浓度的增加,反应器形成正常流动状态的临界表观气速也会随着增加,反应器各级上升管和下降管的气含率都会降低,循环液速降低,体积传质系数降低,混合时间变长。在砂子浓度和表观气速相同的情况下,气含率第三级最大,第二级次之,第一级最小;循环液速第三级最大,第二级次之,第一级最小。因此,本实验研究可为工业上多级环流反应器的科学设计、放大和操作提供重要指导,具有重要的科研和应用价值。
杨彬[9]（2018）在《悬浮床加氢工艺的三相环流反应器数值模拟研究》文中研究表明气升式环流反应器具有流体定向流动、无需机械搅拌、返混效果好等优点,使其在悬浮床加氢裂化工艺中具有较好的应用前景。然而三相气升式环流反应器内部的流体流动比较复杂,反应器的内构件结构也会对反应器内部流体的流动产生重要影响。因此,本文以78.5 L的气升式环流反应器为基准,重油-氢气体系为研究对象,Euler-Euler双流体模型为基础,建立了气液固三相连续拟流体（E/E/E）的数值计算模型,借助流体计算软件Fluent 14.0,研究了不同的固体颗粒及反应器内构件结构对导流筒上升区和环隙下降区的轴径向气含率、环流液速、颗粒流速和反应器底部颗粒沉积量等反应器内物料流体状态的影响,为今后此类反应器的设计、放大及操作条件的优化提供一定的基础理论数据。研究了颗粒粒径、固含率、颗粒密度对反应器内部流体流动的影响,研究结果表明,随着颗粒粒径和颗粒密度的增大,颗粒沉积量、导流筒上升区和环隙下降区的气含率增大、环流液速减小,而上升区颗粒流速减小,下降区颗粒流速增大;导流筒上升区和环隙下降区气含率、环流液速及颗粒流速会随着固含率的增大而减小,颗粒沉积量变化趋势则相反;综合考察颗粒粒径、固含率及颗粒密度对沉积量的影响时,颗粒密度大于1200kg?m-3,粒径大于80μm时,沉积量会迅速增大。研究了导流筒安装高度、导流筒内径、导流筒长度、喷嘴位置及喷嘴夹角对反应器内部流体流动的影响,研究结果表明,导流筒安装高度与反应器高度比为0.06时,导流筒上升区和环隙下降区的气含率、环流液速及颗粒流速最大,颗粒沉积量会随导流筒安装高度的增加而增大;随着导流筒直径和喷嘴夹角的增大,导流筒上升区和环隙下降区的气含率逐渐增大,颗粒沉积量、导流筒上升区和环隙下降区的环流液速和颗粒流速减小;随着导流筒长度的增大,颗粒沉积量、导流筒上升区和环隙下降区的气含率、环流液速及颗粒流速逐渐增大,当导流筒长度与反应器高度比达到0.6时,沉积量趋于稳定;随着喷嘴位置的升高,颗粒沉积量、导流筒上升区和环隙下降区的气含率增大,环流液速和颗粒流速则减小;
田晓玲[10]（2018）在《气泡模型对环流反应器模拟结果影响及流体力学特性研究》文中指出世界原油呈现出重质化与劣质化的趋势,重油轻质化愈发重要。重油悬浮床加氢工艺作为重油轻质化的重要工艺,对于我国石油加工行业来说具有重要的地位。气升式环流反应器是在鼓泡床反应器的基础上发展而来的多相反应器,增加了导流筒,与鼓泡床反应器相比,具有更好的传质特性,环流液速较高,气含率分布较均匀,被广泛地应用于生物工程、化学工程、水处理和冶金等工业领域。气泡特性描述是决定环流反应器模型准确性的重要影响因素。迄今为止,大多数研究都基于均一气泡尺寸来进行模拟计算,如何获取反应器内气泡的尺寸及其分布规律并研究气泡特性对反应器性能的影响仍是一个难题。因此,有必要建立不同的气泡模型来对气升式环流反应器做进一步的研究。论文主要工作如下:（1）建立并验证单气泡气升式环流反应器数学模型。采用Euler-Euler双流体方法,建立气液两相流体湍流数学模型。研究了不同表观气速下（0.01-0.075 m/s）反应器内气含率和液速的变化情况,并与实验数据进行对比,验证模型准确性。然后,分别采用Pressure-outlet边界和Degassing边界条件进行计算模拟,曳力系数模型分别采用Schiller-Naumann、Grace模型和Tomiyama模型,比较不同边界条件和曳力模型对气含率及液体速度分布的预测结果。结果表明,Degassing边界和Tomiyama曳力模型可以得到与实验数据更加吻合的模拟结果。（2）建立了气升式环流反应器的双气泡模型（大气泡、小气泡）和PBM群体平衡模型,并与单气泡模型的模拟结果比较。详细考察了在均匀鼓泡区和非均匀鼓泡区中大气泡气含率、小气泡气含率、液速和气泡尺寸的分布情况和变化规律,分析了气泡尺寸对流体力学特性的影响。通过对比模拟结果得到更优的气泡模型,并对新的反应器模型进行建模,验证气泡模型影响结论的准确性。结果表明,双气泡模型和PBM模型相比单气泡模型可以更好的描述反应器内气泡的实际分布情况,尤其对于下降管中的气含率,双气泡模型和PBM模型的模拟结果明显更贴近于实验值。（3）详细考察了几何结构和操作条件对气升式环流反应器流体力学特性的影响。具体为:不同初始液位高度、不同导流筒直径、不同气相入口面积时反应器内整体气含率、局部气含率和液速的分布情况以及变化规律。然后,根据反应器放大的一般原则将反应器等比例放大1.5倍、2倍,研究了环流反应器的放大规律。
二、气升式环流反应器的特性及应用（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、气升式环流反应器的特性及应用（论文提纲范文）
（1）基于气升式微压双循环多生物相反应器的寒区城市污水处理性能及机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 城市污水处理技术现状 |
| 1.2.1 城市污水处理技术发展 |
| 1.2.2 常用城市污水生物处理工艺 |
| 1.2.3 城市污水处理工艺存在的问题 |
| 1.2.4 低温城市污水处理技术 |
| 1.2.5 低碳氮比城市污水处理技术 |
| 1.3 生物脱氮除磷技术研究 |
| 1.3.1 传统生物脱氮除磷理论 |
| 1.3.2 新型污水生物脱氮除磷技术 |
| 1.4 循环流生物反应器研究及应用 |
| 1.5 污水生物处理反应器流场CFD数值模拟研究 |
| 1.6 研究目的、意义、内容及技术路线 |
| 1.6.1 研究目的、意义及内容 |
| 1.6.2 研究技术路线 |
| 1.6.3 创新点 |
| 第2章 试验材料和方法 |
| 2.1 试验装置 |
| 2.1.1 AL-MPDR实验室试验装置 |
| 2.1.2 AL-MPDR中试试验装置 |
| 2.2 试验设备与材料 |
| 2.2.1 主要仪器设备 |
| 2.2.2 主要试剂 |
| 2.2.3 试验用水 |
| 2.3 分析项目与方法 |
| 2.3.1 常规分析项目 |
| 2.3.2 非常规分析项目 |
| 2.3.3 微生物群落高通量测序分析 |
| 2.3.4 相关参数计算方法 |
| 2.4 试验方案 |
| 2.4.1 AL-MPDR流场特性研究方案 |
| 2.4.2 污染物同步去除性能及机理研究方案 |
| 2.4.3 低温试验研究方案 |
| 2.4.4 低C/N试验研究方案 |
| 2.4.5 中试性能研究方案 |
| 第3章 AL-MPDR流场特性及污染物同步去除机理研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 AL-MPDR构建 |
| 3.3 反应器内流场特性研究 |
| 3.3.1 反应器内液相流态模拟 |
| 3.3.2 反应器内液相流态清水验证试验 |
| 3.3.3 反应器内气液传质特性 |
| 3.3.4 反应器内溶解氧分布规律 |
| 3.3.5 反应器内污泥浓度分布规律 |
| 3.4 反应器污染物同步去除性能及机制分析 |
| 3.4.1 不同曝气强度下污染物同步去除效果 |
| 3.4.2 不同HRT下污染物同步去除效果 |
| 3.4.3 反应器内OUR、TTC、EPS分布特征 |
| 3.4.4 反应器内有机物降解规律分析 |
| 3.4.5 反应器内氮的转化规律分析 |
| 3.5 反应器内微生物群落特征及代谢功能分析 |
| 3.5.1 微生物群落丰度和多样性 |
| 3.5.2 微生物群落差异性 |
| 3.5.3 微生物群落组成 |
| 3.5.4 微生物功能及代谢特性 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 低温对AL-MPDR污染物同步去除性能的影响及机制 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 反应器运行控制策略 |
| 4.3 污染物去除性能 |
| 4.3.1 有机物的去除 |
| 4.3.2 氮的去除及脱氮机制分析 |
| 4.3.3 磷的去除 |
| 4.4 反应器污泥生化性能及菌群特性分析 |
| 4.4.1 TTC脱氢酶活性变化 |
| 4.4.2 胞外聚合物特性变化 |
| 4.4.3 微生物群落与功能分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 低C/N对 AL-MPDR污染物同步去除性能的影响及机制 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 不同低C/N污染物去除性能 |
| 5.2.1 有机物的去除 |
| 5.2.2 氮的去除 |
| 5.2.3 磷的去除 |
| 5.3 不同低C/N反应器污泥性能及菌群特性分析 |
| 5.3.1 污泥沉降性能 |
| 5.3.2 污泥形态结构 |
| 5.3.3 污泥胞外聚合物 |
| 5.3.4 微生物菌群特性 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 AL-MPDR处理城市污水中试性能研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 污水处理效果 |
| 6.2.1 运行期间水温变化 |
| 6.2.2 SS的去除 |
| 6.2.3 COD的去除 |
| 6.2.4 NH_4~+-N、TN的去除 |
| 6.2.5 TP的去除 |
| 6.3 AL-MPDR内 MLSS和 DO的变化 |
| 6.3.1 MLSS变化 |
| 6.3.2 DO变化 |
| 6.4 AL-MPDR中试装置微生物群落分析 |
| 6.4.1 装置内微生物群落分布特征 |
| 6.4.2 温度对微生物群落分布特征影响 |
| 6.4.3 AL-MPDR功能菌群特征分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 第7章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介及攻读博士期间取得的科研成果 |
| 致谢 |
（2）气升式环流反应器放大及结构优化研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 前言 |
| 第2章 文献综述 |
| 2.1 环己酮的生产 |
| 2.2 气升式环流反应器的结构 |
| 2.3 流动和传质特性 |
| 2.3.1 环流反应器流动形态 |
| 2.3.2 环流反应器特性参数 |
| 2.4 环流反应器内流动和传质研究进展 |
| 2.4.1 理论分析法 |
| 2.4.2 实验研究法 |
| 2.4.3 数值模拟计算法 |
| 2.5 本文研究内容 |
| 第3章 冷模测试及数值模拟计算模型 |
| 3.1 冷模实验测试 |
| 3.1.1 冷模实验装置 |
| 3.1.2 实验条件及物性 |
| 3.1.3 特性参数测量 |
| 3.1.4 冷模实验结果 |
| 3.2 数值模拟计算模型 |
| 3.2.1 多相流模型 |
| 3.2.2 相间作用力模型 |
| 3.2.3 湍流模型 |
| 3.2.4 群体平衡模型 |
| 3.2.5 初始气泡直径的计算 |
| 3.2.6 液相体积传质系数k_La的计算 |
| 3.3 CFD计算模型验证 |
| 3.3.1 几何模型和网格划分 |
| 3.3.2 边界条件与参数设置 |
| 3.3.3 网格无关性检验 |
| 3.3.4 结果验证 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 工业环流反应器内流动与传质规律研究 |
| 4.1 反应器建模 |
| 4.1.1 工艺流程 |
| 4.1.2 几何模型和网格划分 |
| 4.1.3 操作条件及物性 |
| 4.1.4 边界条件与参数设置 |
| 4.2 反应器内流动和传质情况 |
| 4.3 表观气速对流动和传质的影响 |
| 4.4 导流筒结构对流动和传质的影响 |
| 4.5 气液分离区高度对流动和传质的影响 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 多孔分布板对环流反应器内流动和传质的影响 |
| 5.1 反应器模型及网格划分 |
| 5.2 多孔分布板对反应器内流动和传质的影响 |
| 5.3 多孔分布板结构参数对反应器内流动和传质的影响 |
| 5.3.1 分布板开孔率对流动和传质的影响 |
| 5.3.2 分布板开孔孔径对流动和传质的影响 |
| 5.3.3 分布板安装位置对流动和传质的影响 |
| 5.3.4 分布板个数对流动和传质的影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录 |
（3）基于CFD的环己烷无催化氧化反应过程工况分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 环己烷无催化氧化工艺 |
| 1.2.1 工艺路线 |
| 1.2.2 环己烷无催化氧化反应动力学 |
| 1.2.3 环己烷无催化氧化工艺研究进展 |
| 1.3 气升式环流反应器 |
| 1.3.1 气升式环流反应器介绍 |
| 1.3.2 气升式环流反应器研究进展 |
| 1.4 CFD在化学反应模拟中的应用 |
| 1.4.1 CFD概述 |
| 1.4.2 CFD在化学反应中的应用 |
| 1.5 研究内容以及技术路线 |
| 1.5.1 研究内容 |
| 1.5.2 技术路线 |
| 第二章 环己烷无催化氧化反应器数学模型建立 |
| 2.1 双流体模型 |
| 2.1.1 数值模拟模型基本假设 |
| 2.1.2 欧拉多相流模型 |
| 2.1.3 控制方程 |
| 2.2 相间作用力 |
| 2.2.1 曳力模型 |
| 2.2.2 升力模型 |
| 2.2.3 湍流分散力模型 |
| 2.2.4 虚拟质量力模型 |
| 2.3 湍流模型 |
| 2.4 氧气在反应器内相间传质模型 |
| 2.4.1 传质模型 |
| 2.4.2 氧组分守恒方程源项 |
| 2.5 环己烷氧化反应动力学模型 |
| 2.6 气液相平衡计算 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 工业环己烷无催化氧化过程模拟研究 |
| 3.1 物理模型建立与设置 |
| 3.1.1 物理模型 |
| 3.1.2 网格划分与独立性验证 |
| 3.1.3 边界条件与求解方法 |
| 3.2 气液两相流模拟结果 |
| 3.2.1 气含率分布 |
| 3.2.2 速度矢量 |
| 3.3 传质与反应模拟结果 |
| 3.3.1 相间传质 |
| 3.3.2 组分浓度分布 |
| 3.3.3 数值模拟结果验证 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 不同工况数值模拟研究 |
| 4.1 进气量波动 |
| 4.1.1 气含率 |
| 4.1.2 轴向液速 |
| 4.1.3 体积传质系数 |
| 4.1.4 气相氧气浓度 |
| 4.2 进气氧浓度 |
| 4.2.1 气含率与传质系数 |
| 4.2.2 气相氧浓度 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间研究成果 |
| 致谢 |
| 附件 |
（4）络合铁法脱硫环流式反应器的数值模拟与分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 背景及意义 |
| 1.2 络合铁法脱硫原理 |
| 1.3 脱硫反应器研究现状 |
| 1.3.1 气升式环流反应器简介 |
| 1.3.2 气升式环流反应器的特性参数及影响因素 |
| 1.3.3 气升式环流反应器应用 |
| 1.4 研究内容、方法及思路 |
| 1.4.1 研究内容 |
| 1.4.2 创新点 |
| 1.4.3 研究方法 |
| 1.4.4 研究思路 |
| 第2章 环流反应器气液两相流动的数值模拟 |
| 2.1 络合铁法脱硫工艺流程和运行参数 |
| 2.1.1 络合铁法脱硫工艺流程 |
| 2.1.2 环流反应器结构参数 |
| 2.1.3 环流反应器操作参数 |
| 2.2 气液两相流动数值模拟模型 |
| 2.2.1 流体力学基本方程 |
| 2.2.2 多相流模型 |
| 2.2.3 湍流模型 |
| 2.2.4 相间作用力 |
| 2.3 模型及计算设置 |
| 2.3.1 物理模型 |
| 2.3.2 网格模型及验证 |
| 2.3.3 边界条件和计算设置 |
| 2.4 计算结果与分析 |
| 2.4.1 反应器内流场分布 |
| 2.4.2 混合物密度影响 |
| 2.4.3 空气表观气速影响 |
| 2.4.4 导流筒直径影响 |
| 2.4.5 导流筒高度影响 |
| 2.5 小结 |
| 第3章 反应器内气泡行为特征的模拟研究 |
| 3.1 气泡行为的数值模型 |
| 3.1.1 群体平衡模型 |
| 3.1.2 气泡聚并与破碎模型 |
| 3.2 模型及计算设置 |
| 3.3 计算结果与分析 |
| 3.3.1 气泡尺寸分布 |
| 3.3.2 气泡界面浓度分布 |
| 3.3.3 空气表观气速影响 |
| 3.4 小结 |
| 第4章 反应器内传质与反应特性研究 |
| 4.1 化学反应数值模拟模型 |
| 4.1.1 组分输运模型 |
| 4.1.2 相间传质 |
| 4.2 模型及计算设置 |
| 4.2.1 网格模型 |
| 4.2.2 边界条件和计算设置 |
| 4.3 计算结果与分析 |
| 4.3.1 反应器内流场分布 |
| 4.3.2 反应器内组分浓度分布 |
| 4.3.3 液相体积传质速率 |
| 4.3.4 液相氧化还原反应速率 |
| 4.4 小结 |
| 第5章 结论及建议 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文 |
（5）气液喷射环流反应器的流体力学研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号说明 |
| 1 绪论 |
| 2 文献综述 |
| 2.1 环流反应器的实验研究 |
| 2.1.1 环流反应器分类 |
| 2.1.2 流型划分 |
| 2.1.3 环流反应器流动参数的研究 |
| 2.1.4 喷射环流反应器实验研究现状 |
| 2.2 环流反应器的CFD模拟 |
| 2.2.1 模型综述 |
| 2.2.2 气升式环流反应器模拟研究现状 |
| 2.2.3 喷射环流反应器模拟研究现状 |
| 2.3 课题的提出及研究思路 |
| 3 实验装置与测量技术 |
| 3.1 实验装置 |
| 3.2 测量方法 |
| 3.2.1 电导探针法 |
| 3.2.2 Pavlov管 |
| 3.2.3 动态气体逸出法 |
| 3.2.4 取样法 |
| 3.2.5 光纤探针法 |
| 4 (?)200气液喷射环流反应器实验研究 |
| 4.1 实验内容 |
| 4.2 平均气含率 |
| 4.3 局部气含率分布 |
| 4.3.1 气含率分布沿轴向高度的变化 |
| 4.3.2 表观气速的影响 |
| 4.4 轴向液速分布 |
| 4.4.1 轴向液速沿高度的变化 |
| 4.4.2 表观气速的影响 |
| 4.4.3 循环液速分析 |
| 4.5 JLR与其它鼓泡反应器比较 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 (?)200气液喷射环流反应器CFD模拟 |
| 5.1 大气泡-小气泡-液相三相模型 |
| 5.1.1 模型方程 |
| 5.1.2 相间作用力 |
| 5.1.3 湍流模型 |
| 5.2 模拟工况及策略 |
| 5.2.1 模拟对象 |
| 5.2.2 气泡直径估计 |
| 5.2.3 数值方法 |
| 5.2.4 初始及边界条件 |
| 5.2.5 网格无关性分析 |
| 5.2.6 进口边界条件的等效处理 |
| 5.3 结果及讨论 |
| 5.3.1 模型参数的确定 |
| 5.3.2 模型与实验的比较 |
| 5.3.3 表观气速的影响 |
| 5.3.4 导流筒位置的影响 |
| 5.3.5 上升区/下降区面积比A_r/A_d的影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 气液喷射环流反应器的放大效应 |
| 6.1 实验内容 |
| 6.2 (?)500喷射环流反应器实验结果 |
| 6.2.1 平均气含率 |
| 6.2.2 流动参数分布 |
| 6.3 CFD模拟 |
| 6.3.1 模型方程与算法 |
| 6.3.2 与实验结果对比 |
| 6.4 放大效应讨论 |
| 6.4.1 平均气含率 |
| 6.4.2 大塔JLR平均气含率计算关联式 |
| 6.4.3 气含率及液速分布 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 含小颗粒的喷射环流反应器实验和CFD模拟 |
| 7.1 实验内容 |
| 7.2 数学模型 |
| 7.3 结果与讨论 |
| 7.3.1 模型检验 |
| 7.3.2 固体含量对流动的影响预测 |
| 7.4 本章小结 |
| 8 含大颗粒的喷射环流反应器实验和CFD模拟 |
| 8.1 实验内容 |
| 8.2 实验结果讨论 |
| 8.2.1 平均气含率和循环液速 |
| 8.2.2 固含率分布 |
| 8.2.3 轴向液速径向分布 |
| 8.2.4 气泡特性 |
| 8.3 CFD模拟 |
| 8.3.1 数学模型 |
| 8.3.2 结果和讨论 |
| 8.4 本章小结 |
| 9 结论与展望 |
| 9.1 结论 |
| 9.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
| 博士阶段取得的研究成果 |
（6）新型气固环流混合器内颗粒流动及混合特性的模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 创新点 |
| 引言 |
| 第1章 文献综述 |
| 1.1 环流反应器 |
| 1.1.1 环流反应器的类型 |
| 1.1.2 气固环流反应器 |
| 1.2 气固环流反应器中的流体力学特性 |
| 1.2.1 床层固含率 |
| 1.2.2 内循环量 |
| 1.2.3 底部窜气现象 |
| 1.3 流化床内的颗粒混合特性 |
| 1.3.1 循环流化床和下行床内的颗粒混合 |
| 1.3.2 湍动床与鼓泡床内的颗粒混合 |
| 1.3.3 环流反应器中的颗粒混合 |
| 1.4 颗粒混合的测量技术 |
| 1.5 流化床内的多尺度行为及模拟 |
| 1.5.1 介尺度流动结构 |
| 1.5.2 CFD模拟方法 |
| 1.5.3 多尺度模拟 |
| 1.6 文献综述小结 |
| 第2章 实验装置、内容、方法及气固两相流动模型的建立 |
| 2.1 实验装置、内容及方法 |
| 2.1.1 实验装置及流程 |
| 2.1.2 混合器结构 |
| 2.1.3 实验介质及操作条件 |
| 2.1.4 测点布置 |
| 2.1.5 测量仪器及测试方法 |
| 2.2 环流混合器内气固两相流动模型的建立 |
| 2.2.1 模拟设置 |
| 2.2.2 关键模拟参数的选择 |
| 2.2.3 冷、热颗粒混合模拟 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 气固环流混合器内颗粒流动及混合特性 |
| 3.1 混合器流动分区及坐标示意图 |
| 3.2 预混区内的流体力学特性 |
| 3.2.1 预混区内的固含率分布 |
| 3.2.2 预混区内颗粒速度分布 |
| 3.3 中心下料管内的流体力学特性 |
| 3.3.1 中心下料管内的固含率分布 |
| 3.3.2 中心下料管内的颗粒速度分布 |
| 3.4 环流混合区内的流体力学特性 |
| 3.4.1 环流混合区内的压力分布 |
| 3.4.2 环流混合区各流动区域内的固含率分布 |
| 3.4.3 环流混合区各流动区域内颗粒速度分布 |
| 3.4.4 环流混合器内底部及槽孔处的窜气现象 |
| 3.4.5 环流混合区循环强度 |
| 3.5 气固环流混合器不同结构参数对流体力学的影响 |
| 3.5.1 导流筒高度对流体力学性能的影响 |
| 3.5.2 中心下料管尺寸对流体力学性能的影响 |
| 3.5.3 不同槽孔位置对流体力学性能的影响 |
| 3.6 环流混合器内颗粒混合特性 |
| 3.6.1 不同区域颗粒温升分布 |
| 3.6.2 不同区域时均颗粒无因次温度分布 |
| 3.6.3 不同区域颗粒混合指数 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 不同混合器内颗粒流动特性及混合特性对比 |
| 4.1 不同结构气固环流混合器内的流体力学特性 |
| 4.1.1 床层压力的对比 |
| 4.1.2 床层密度的对比 |
| 4.1.3 颗粒速度的对比 |
| 4.2 非强制环流混合器内流体力学特性 |
| 4.2.1 固含率分布特性 |
| 4.2.2 颗粒速度分布特性 |
| 4.3 不同混合器内流体力学特性的对比 |
| 4.3.1 固含率分布特性对比 |
| 4.3.2 颗粒速度分布特性对比 |
| 4.3.4 混合器出口颗粒混合均匀度对比 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 工业环流混合器的结构优化及混合特性 |
| 5.1 工业装置参数及模型设置 |
| 5.1.1 工业参数 |
| 5.1.2 模拟设置 |
| 5.2 工业环流混合器的流体力学特性 |
| 5.2.1 环流混合器内颗粒速度分布 |
| 5.2.2 环流混合器内固含率分布 |
| 5.3 工业环流混合器下料管出口结构的改进 |
| 5.3.1 带有挡板的环流混合器结构 |
| 5.3.2 不同工业环流混合器中颗粒流动特性的对比 |
| 5.4 优化后环流混合器的颗粒混合特性 |
| 5.4.1 工业参数 |
| 5.4.2 模拟设置 |
| 5.4.3 优化后的混合器内固含率及颗粒速度矢量分布 |
| 5.4.4 不同区域颗粒温度分布 |
| 5.4.5 不同区域混合指数 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 结论 |
| 附录 A 符号说明 |
| 附录 B EMMS曳力系数修正 |
| 附录 C 工业装置中时均颗粒速度矢量图及瞬态固含率分布云图 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历、在学期间发表的学术论文及研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（7）气升式环流反应器处理废水的研究进展（论文提纲范文）
| 1 气升式环流反应器的基本原理 |
| 2 气升式环流反应器的分类及其在废水处理领域的应用 |
| 3 影响气升式环流反应器处理效果的因素 |
| 3.1 结构参数 |
| (1) 反应器高径比 |
| (2) 导流筒的结构和尺寸 |
| (3) 下降段和上升段的面积比 |
| (4) 气液分离器 |
| (5) 气体分布器结构 |
| 3.2 操作参数 |
| (1) 表观气速 |
| (2) 液位高度 |
| (3) 温度、压力 |
| 3.3 物性参数 |
| (1) 粘度 |
| (2) 表面张力 |
| (3) 固含率 |
| 4 结语与展望 |
（8）多级气升式环流反应器传质和混合特性的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 符号说明 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 环流反应器的简介 |
| 1.2 环流反应器的研究进展 |
| 1.2.1 气体分布器的研究 |
| 1.2.2 高径比的研究 |
| 1.2.3 内构件的研究 |
| 1.2.4 结构参数和操作参数的研究 |
| 1.2.5 多级环流反应器的研究 |
| 1.3 环流反应器的分类及工作原理 |
| 1.3.1 按照驱动流体方式分类 |
| 1.3.2 按照反应器内流体流动形式分类 |
| 1.3.3 按照反应器的结构分类 |
| 1.4 环流反应器的特性参数 |
| 1.4.1 气含率 |
| 1.4.2 循环液速 |
| 1.4.3 混合时间 |
| 1.4.4 相间传质系数 |
| 1.5 环流反应器的应用 |
| 1.5.1 环境保护领域 |
| 1.5.2 生物工程领域 |
| 1.5.3 有机化工和能源化工领域 |
| 1.6 本课题研究的背景、意义及内容 |
| 1.6.1 课题研究背景 |
| 1.6.2 课题研究意义 |
| 1.6.3 课题研究内容 |
| 第二章 多级环流反应器的级间隙高度对混合和传质性能影响的实验研究 |
| 2.1 实验装置与实验流程 |
| 2.2 环流反应器特性参数的测量方法与原理 |
| 2.2.1 气含率的测量方法与原理 |
| 2.2.2 循环液速的测量方法与原理 |
| 2.2.3 混合时间的测量方法与原理 |
| 2.2.4 体积传质系数的测量方法与原理 |
| 2.3 实验结果与讨论 |
| 2.3.1 多级环流反应器的三种流型 |
| 2.3.2 气含率的结果与讨论 |
| 2.3.3 循环液速的结果与讨论 |
| 2.3.4 混合时间的结果与讨论 |
| 2.3.5 体积传质系数的结果与讨论 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 砂子浓度对多级环流反应器混合和传质性能影响的实验研究 |
| 3.1 实验流程 |
| 3.2 实验结果与讨论 |
| 3.2.1 多级环流反应器气液固三相流动的流型讨论 |
| 3.2.2 气含率的结果与讨论 |
| 3.2.3 循环液速的结果与讨论 |
| 3.2.4 混合时间的结果与讨论 |
| 3.2.5 体积传质系数的结果与讨论 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 结论与展望 |
| 4.1 本论文主要结论 |
| 4.2 论文工作的创新之处与不足之处 |
| 4.2.1 创新之处 |
| 4.2.2 不足之处 |
| 4.3 后期工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间所取得的相关科研成果 |
| 致谢 |
（9）悬浮床加氢工艺的三相环流反应器数值模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 选题背景与意义 |
| 1.2 气升式环流反应器(ALR)的介绍 |
| 1.2.1 类型及工作原理 |
| 1.2.2 性能参数及影响因素 |
| 1.3 计算流体力学简介 |
| 1.3.1 多相流模型简介 |
| 1.3.2 相间作用力 |
| 1.3.3 湍流模型简介 |
| 1.4 本课题的研究内容 |
| 第二章 ALR气-液-固三相数值模拟模型的选择 |
| 2.1 流体力学模型选择 |
| 2.2 物理模型建立及网格划分 |
| 2.3 相关参数的设置 |
| 2.3.1 物性的选择 |
| 2.3.2 边界条件的设定 |
| 2.3.3 数据的提取 |
| 2.4 网格无关性验证 |
| 2.5 相间作用力的选择 |
| 第三章 物料特性对ALR内流体的流动状态的影响规律研究 |
| 3.1 表观气速对反应器内流体的流动状态的影响规律研究 |
| 3.1.1 表观气速对流体流动的影响规律 |
| 3.1.2 表观气速对沉积量的影响规律 |
| 3.2 颗粒粒径对反应器内流体的流动状态的影响规律研究 |
| 3.2.1 颗粒粒径对流体流动的影响规律 |
| 3.2.2 颗粒粒径对沉积量的影响规律 |
| 3.3 固含率对反应器内流体的流动状态的影响规律研究 |
| 3.3.1 固含率对流体流动的影响规律 |
| 3.3.2 固含率对沉积量的影响规律 |
| 3.4 颗粒密度对反应器内流体的流动状态的影响规律研究 |
| 3.4.1 颗粒密度对流体流动的影响规律 |
| 3.4.2 颗粒密度对沉积量的影响规律 |
| 3.5 颗粒密度、颗粒粒径及固含率对沉积量的影响规律研究 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 内构件对ALR内流体的流动状态的影响规律研究 |
| 4.1 导流筒安装高度对反应器内流体的流动状态的影响规律 |
| 4.1.1 导流筒安装高度对气液两相流动的影响 |
| 4.1.2 导流筒安装高度对固体颗粒流动的影响 |
| 4.2 导流筒直径对反应器内流体的流动状态的影响规律 |
| 4.2.1 导流筒直径对气液两相流动的影响 |
| 4.2.2 导流筒直径对固体颗粒流动的影响 |
| 4.3 导流筒长度对反应器内流体的流动状态的影响规律 |
| 4.3.1 导流筒长度对气液两相流动的影响 |
| 4.3.2 导流筒长度对固体颗粒流动的影响 |
| 4.4 喷嘴位置对反应器内流体的流动状态的影响规律 |
| 4.4.1 喷嘴位置对气液两相流动的影响 |
| 4.4.2 喷嘴位置对固体颗粒流动的影响 |
| 4.5 喷嘴夹角对反应器内流体的流动状态的影响规律 |
| 4.5.1 喷嘴夹角对气液两相流动的影响 |
| 4.5.2 喷嘴夹角对固体颗粒流动的影响 |
| 4.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（10）气泡模型对环流反应器模拟结果影响及流体力学特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 气升式环流反应器简介 |
| 1.2.1 类型及结构 |
| 1.2.2 特性参数及影响因素 |
| 1.2.3 气升式环流反应器的工业化情况 |
| 1.3 计算流体力学(CFD) |
| 1.3.1 计算流体力学(CFD)简介 |
| 1.3.2 CFD计算流程 |
| 1.3.3 CFD模拟环流反应器的研究进展 |
| 1.4 气泡模型简介 |
| 1.4.1 单气泡模型 |
| 1.4.2 双气泡模型 |
| 1.4.3 PBM模型 |
| 1.5 本文主要内容及研究目的 |
| 第二章 模型验证 |
| 2.1 气升式环流反应器CFD模型介绍及选择 |
| 2.1.1 多相流模型简介 |
| 2.1.2 湍流模型简介 |
| 2.1.3 相间作用力 |
| 2.2 模型验证 |
| 2.2.1 模型选择 |
| 2.2.2 建立模型及网格划分 |
| 2.2.3 参数设置 |
| 2.2.4 模型边界条件和初始化设置 |
| 2.3 结果对比 |
| 2.3.1 网格无关性检验 |
| 2.3.2 入口设置无关性验证 |
| 2.3.3 结果分析 |
| 2.4 不同曳力模型的影响 |
| 2.5 不同边界条件的影响 |
| 2.6 结论验证 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 气泡模型的影响 |
| 3.1 双气泡模型 |
| 3.1.1 参数及模型设置 |
| 3.1.2 大气泡和小气泡直径的选择 |
| 3.1.3 反应器内环流过程研究 |
| 3.1.4 双气泡模型模拟结果分析 |
| 3.2 PBM模型 |
| 3.2.1 PBM-CFD耦合模型 |
| 3.2.2 PBM求解方法的选择 |
| 3.2.3 参数设置及数据提取 |
| 3.2.4 PBM模型模拟结果分析 |
| 3.3 结果分析 |
| 3.3.1 三种气泡模型结果对比 |
| 3.3.2 下降管模拟结果分析 |
| 3.3.3 结论验证 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 反应器结构的影响 |
| 4.1 反应器液位影响 |
| 4.2 反应器结构影响 |
| 4.2.1 上升管直径的影响 |
| 4.2.2 入口面积的影响 |
| 4.2.3 气液分离区的影响 |
| 4.3 反应器放大 |
| 4.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
四、气升式环流反应器的特性及应用（论文参考文献）
- [1]基于气升式微压双循环多生物相反应器的寒区城市污水处理性能及机理研究[D]. 艾胜书. 吉林大学, 2021(01)
- [2]气升式环流反应器放大及结构优化研究[D]. 方国栋. 华东理工大学, 2021(08)
- [3]基于CFD的环己烷无催化氧化反应过程工况分析[D]. 郑婷. 华南理工大学, 2020(02)
- [4]络合铁法脱硫环流式反应器的数值模拟与分析[D]. 杨涛. 西南石油大学, 2019(06)
- [5]气液喷射环流反应器的流体力学研究[D]. 高用祥. 浙江大学, 2019(03)
- [6]新型气固环流混合器内颗粒流动及混合特性的模拟研究[D]. 孟振亮. 中国石油大学(北京), 2018(05)
- [7]气升式环流反应器处理废水的研究进展[J]. 施云芬,任惠敏,于大禹. 东北电力大学学报, 2018(04)
- [8]多级气升式环流反应器传质和混合特性的研究[D]. 黄建刚. 河北工业大学, 2018(07)
- [9]悬浮床加氢工艺的三相环流反应器数值模拟研究[D]. 杨彬. 中国石油大学(华东), 2018(07)
- [10]气泡模型对环流反应器模拟结果影响及流体力学特性研究[D]. 田晓玲. 中国石油大学(华东), 2018(07)