喷射管形式对偏心射流反应器内部流动的数值计算

基于计算流体动力学(CFD)方法,探究了圆柱缩径型、非直三棱柱缩径型及圆柱缩径强化射流型三种喷射管在偏心射流反应器内的流场特征。获得了喷射管形式对喷嘴出口速度、喷射管内部流速及射流反应器内部流场的影响规律,为偏心射流反应器的开发、设计和优化提供一种新思路。

偏心射流搅拌强化1,3-二氯-2-丁烯的氯化行为

1,3-二氯-2-丁烯(DCB)的氯化过程同时存在加成反应、取代反应和连续反应,DCB与氯气混合不均匀和反应热移除效果不佳会降低取代氯化的选择性。搅拌槽内流场分布特征与流体的混合效果、化学反应的转化率和选择性等密切相关,调控流场结构有助于强化DCB的氯化行为。文中结合搅拌器专用计算流体动力学软件MixSim 2.0.2,模拟了在偏心射流条件下4 cm二直叶桨式搅拌器、4 cm斜叶圆盘搅拌器和5 cm斜叶圆盘搅拌器槽内的流场分布特征,并进行了DCB氯化实验。研究表明:偏心射流能改变流场分布,控制流场的拟序结构,强化混合效果。在偏心斜射流的条件下,5 cm斜叶圆盘搅拌器的氯化效果较优,能够使DCB氯化的主产物2,3,4-三氯-1-丁烯(TCB)的收率提高到87.9%。

偏心射流燃烧室特性试验研究

本文研究偏心射流的倾斜角对燃烧效率、贫油吹熄特性和出口温度场的影响.给出了同一燃烧室在轴对称进气条件下的相应特性.结果表明,偏心进气能明显扩大贫油吹熄范围,提高燃烧效率.在试验的角度范围内,适当加大偏心射流的倾角是有利的.

偏心射流-刚柔组合桨搅拌器内混沌混合行为研究

搅拌反应器内普遍存在混合隔离区,是实现高效混合的一大障碍。流场耦合诱发流体的混沌现象,可减少混合隔离区,提高流体混合效率。结合Matlab软件,探究偏心空气射流-单层刚柔组合桨体系的混合行为演变规律,对比分析了不同偏心率下桨叶类型、桨叶离底高度、空气射流量以及转速对流体混沌混合的影响。结果表明,刚柔组合桨通过其自身刚-柔-流的多体运动与偏心空气射流的流场耦合,破坏了流体混合过程中出现的对称性流场,使更多的流体进入混沌状态。刚-柔组合桨(RF-RDT、RF-IRDT)比刚性桨(RDT、IRDT)的LLE值大,其中RF-RDT相比于其他3种类型的搅拌桨(IRDT、RDT、RF-IRDT),其LLE值分别提高了约42.8%,27.0%、6.9%;空气射流的偏心率等于0.6时,其最大LLE值相比于其他偏心率(0.8、0.4、0.2、0),依次提高了6.5%、2.4%、17.6%、25.1%。该研究结果可为刚柔组合桨的优化设计提供理论依据。

偏心空气射流双层桨搅拌反应器流场结构的分形特征

搅拌槽内流场分为混沌混合区和隔离区。为提高搅拌槽内流体的混合效率、降低搅拌过程的能耗,调控流场结构特征是重要的途径。结合图像处理软件,实验研究了偏心空气射流双层桨搅拌槽内空气-水体系的流场结构分形维数的变化规律。实验结果表明,流场结构分形维数受搅拌转速和空气流速的共同作用;偏心空气射流能改变流场结构分形维数,使流体混沌混合特性增强;机械搅拌转速增大,能改变射流场的拟序结构,提高气液混合效率。