《旋轉填充床內多相流動、傳質與反應過程的CFD模擬》是依託北京化工大學，由向陽擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：旋轉填充床內多相流動、傳質與反應過程的CFD模擬
- 依託單位：北京化工大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：向陽
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本課題針對非常規化工過程強化的超重力技術，將深入研究旋轉填料床內多相流動、傳質與反應的規律。研究內容包括：擬採用先進測量技術，實驗研究超重力環境下多孔介質中微尺度液體分散相的形成與變形機制、存在形態、分布狀況及聚並規律；通過理論分析，藉助於計算流體力學（CFD）建立旋轉填充床內氣液兩相流動、傳遞與反應過程的理論模型，研究多相體系中不同尺度上結構對流動、傳遞性能的影響，如微小尺度上分散相與分散相、分散相與連續流體間以及設備內構件對流動與傳遞行為的影響規律；建立結構特徵與傳遞性能之間的定量關係，並提出複雜多相流傳遞過程強化的方法。通過本課題的研究，可望為以結構調控為核心的超重力旋轉床的強化和放大設計提供新思路和理論基礎。
結題摘要
本項目針對非常規化工過程強化的超重力技術，圍繞旋轉填充床內多相流動規律、傳質與反應協同機制的關鍵科學問題開展基礎研究。通過三年研究，取得了如下成果：（1）採用高速攝像機對旋轉填充床（RPB）液體甩出填料層後的流動狀況進行了可視化研究，揭示了RPB 填料流動端效應區的特徵；採用X-射線CT技術觀測了旋轉床內液體流動特徵，獲得液體在填料層內分布以及持液量的計算式。（2）建立了超重力旋轉填充床的計算流體力學模型，對不同結構的旋轉填充床的氣相分布及壓降和液相分布及停留時間進行數值計算，初步揭示了旋轉床內氣液兩相流動狀況。（3）研究了旋轉床內黏性體系的分子混合規律，考察了操作條件對混合效率的影響規律，證明了超重力設備對黏性體系的混合強化具有明顯優勢。（4）建立了超重力旋轉填充床內氣液傳質過程的計算流體力學模型，分析了床內傳質過程和強化機制。（5）課題的研究結果可為以結構調控為核心的超重力旋轉床的強化和放大設計提供新思路和理論基礎，成功指導了11萬噸/年己內醯胺超重力重排反應的新工藝的開發和工業化套用，取得了顯著的增產增效、節能減排效果。（6）已發表學術論文6篇（其中SCI論文4篇）；培養博士生研究生2名，碩士生5名。
