自搅拌反应器内液相流动的数值模拟

doi:10.12068/j.issn.1005-3026.2018.03.011

东北大学学报:自然科学版 ›› 2018, Vol. 39 ›› Issue (3): 357-362.DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2018.03.011

自搅拌反应器内液相流动的数值模拟

郭旭桓，张子木，赵秋月，张廷安

(东北大学多金属共生矿生态化冶金教育部重点实验室，辽宁沈阳110819)

收稿日期:2016-10-31 修回日期:2016-10-31 出版日期:2018-03-15 发布日期:2018-03-09
通讯作者: 郭旭桓
作者简介:冯明杰(1971-)，男，河南禹州人，东北大学副教授; 王恩刚(1962-)，男，辽宁沈阳人，东北大学教授，博士生导师.郭旭桓(1986-)，男，山西洪洞人，东北大学博士研究生; 张廷安(1960-)，男，河南周口人，东北大学教授，博士生导师.
基金资助:
国家自然科学基金资助项目(51171041).国家自然科学基金资助项目 (51204040，U1202274)；中央高校基本科研业务费专项资金资助项目 (N130607001， N140204017)；辽宁省教育厅科学技术研究项目(L2014096)；辽宁省自然科学基金资助项目(2015020591).

Numerical Simulation of Liquid Phase Flow in a Self-Stirring Reactor

GUO Xu-huan， ZHANG Zi-mu， ZHAO Qiu-yue， ZHANG Ting-an

Key Laboratory of Ecological Metallurgy of Multi-metal Intergrown Ores Ministry of Education， Northeastern University， Shenyang 110819， China.

Received:2016-10-31 Revised:2016-10-31 Online:2018-03-15 Published:2018-03-09
Contact: ZHAO Qiu-yue
About author:-
Supported by:
-

摘要/Abstract

摘要： 采用数值模拟方法研究了压力能驱动的自搅拌反应器内液相流场的分布规律.首先对标准κ-ε模型、RNG κ-ε模型、realizable κ-ε模型下的模拟结果与PIV实验结果进行对比，确定了合适的湍流模型;然后研究了不同入口压力、液位高度对反应器内流场分布的影响.结果表明:标准κ-ε模型能更精确地模拟该反应器内的流场分布，反应器内流场稳定时间为12s以上.增加入口压力和液位高度均有利于反应器内流体速度均匀分布，入口压力为3MPa时几乎不存在速度死区.

关键词: CFD(计算流体力学), 速度分布, 湍动能, 自搅拌, 管式反应器

Abstract: The distribution of liquid phase flow field in a self-stirring reactor driven by pressure energy was studied by numerical simulation method. Firstly， the appropriate turbulence model was determined by comparing the simulation results of the standard k-ε model， RNG k-ε model， and realizable k-ε model with the PIV experimental results.Then the influence of inlet pressure and liquid level height on the fluid field distribution in the reactor was studied. The results showed that the standard k-ε turbulence model can accurately simulate fluid field distribution of the reactor， and the stable time is more than 12 s. Increasing inlet pressure and liquid height is favorable to the even distribution of fluid velocity in the reactor， and there is almost no dead zone of velocity when inlet pressure is 3MPa.

Key words: CFD(computational fluid dynamics), velocity distribution, turbulent kinetic energy, self-stirring, tubular reactor

中图分类号:

TQ027.3+5

郭旭桓，张子木，赵秋月，张廷安. 自搅拌反应器内液相流动的数值模拟[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2018, 39(3): 357-362.

GUO Xu-huan， ZHANG Zi-mu， ZHAO Qiu-yue， ZHANG Ting-an. Numerical Simulation of Liquid Phase Flow in a Self-Stirring Reactor[J]. Journal of Northeastern University Natural Science, 2018, 39(3): 357-362.

参考文献

[1]厉衡隆，顾松青，李金鹏，等.铝冶炼生产技术手册［M］.北京:冶金工业出版社，2011:238-400.(Li Heng-long，Gu Song-qing，Li Jin-peng，et al.Technical manual of aluminum smelting［M］.Beijing:Metallurgical Industry Press，2011:238-400.)
[2]Kasat G R，Khopkar A R，Ranade V V，et al.CFD simulation of liquid-phase mixing in solid–liquid stirred reactor［J］.Chemical Engineering Science，2008，63(15):3877-3885.
[3]Wadnerkar D，Utikar R P，Tade M O，et al.CFD simulation of solid–liquid stirred tanks［J］.Advanced Powder Technology，2012，23(4):445-453.
[4]Qi N N，Zhang H，Zhang K，et al.CFD simulation of particle suspension in a stirred tank［J］.Particuology，2013，11(3):317-326.
[5]Zhao H L，Zhang Z M，Zhang T A，et al.Experimental and CFD studies of solid–liquid slurry tank stirred with an improved intermigimpeller［J］.Transactions of Nonferrous Metals Society of China，2014，24(8):2650-2659.
[6]Yang S F，Li X Y，Yang C，et al.Computational fluid dynamics simulation and experimental measurement of gas and solid holdup distributions in a gas-liquid-solid stirred reactor［J］.Industrial and Engineering Chemistry Research，2016，55(12):3276-3286.
[7]Qiao S C，Wang R J，Yang X X，et al.CFD simulation of complete drawdown of floating solids in a stirred tank［J］.Canadian Journal of Chemical Engineering，2015，93(1):141-149.
[8]张廷安.一种自搅拌管式溶出反应器:CN103495374A［P］.2014-01-08.(Zhang Ting-an.A self-stirring tube type dissolution reactor:CN103495374A［P］.2014-01-08.)
[9]张子木，吕超，赵秋月，等.压力能驱动的自搅拌反应器流动特性数值模拟［J］.东北大学学报(自然科学版)，2015，36(7):962-965.(Zhang Zi-mu，Lyu Chao，Zhao Qiu-yue，et al.Numerical simulation on flow characteristics of self-stirring reactor driven by pressure energy［J］.Journal of Northeastern University(Natural Science)，2015，36(7):962-965.)
[10]Zhang Z M，Zhao Q Y，Lyu C，et al.Characteristics of fluid flows in a novel self-stirring reactor［J］.Jom the Journal of the Minerals Metals & Materials Society，2014，66(7):1197-1201.

自搅拌反应器内液相流动的数值模拟

Numerical Simulation of Liquid Phase Flow in a Self-Stirring Reactor

RichHTML

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 8

编辑推荐

Metrics

本文评价

[1]	谢翌，钟晨，谭传智，刘校兵. MILD燃烧条件下掺氢比对甲烷-氢气湍流扩散火焰的影响[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2017, 38(8): 1148-1153.
[2]	张子木，吕超，赵秋月，刘燕. 压力能驱动的自搅拌反应器流动特性数值模拟[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2015, 36(7): 962-965.
[3]	崔宝玉，魏德洲，翟庆祥，张思瑶. 水力旋流器内部流场的数值研究[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2014, 35(6): 894-897.
[4]	赵秋月;张廷安;曹晓畅;蒋孝丽;. 带搅拌装置的管式反应器停留时间分布曲线[J]. 东北大学学报(自然科学版), 2006, 27(2): 206-208.
[5]	高泰荫;郭伯伟;王国恒. 管流与环缝入流的管内合流特性──等温速度场实验研究[J]. 东北大学学报:自然科学版, 1995, 16(2): 5--.
[6]	高泰荫;郭伯伟;王国恒. 管流与环缝入流的管内合流特性[J]. 东北大学学报:自然科学版, 1995, 16(1): 1--.
[7]	高泰荫;郭伯伟. 管式反应器中四氯化钛燃烧的热力学分析[J]. 东北大学学报:自然科学版, 1993, 14(4): 397-402.
[8]	彭一川. 平板层流边界层的最佳近似速度分布[J]. 东北大学学报:自然科学版, 1992, 13(1): 56-61.