高速撞擊流反應器內流動和微觀混合特性的研究

《高速撞擊流反應器內流動和微觀混合特性的研究》是依託北京化工大學，由李志鵬擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：高速撞擊流反應器內流動和微觀混合特性的研究
• 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：李志鵬

項目摘要

對於傳遞受限的複雜快速反應體系，高速撞擊流是強化這類反應過程的新方法。本項目在已有研究的基礎上，採用基於多尺度湍流理論的大渦模擬方法（LES）和高解析度的流場測試技術（PIV）對高速撞擊流反應器內（兩股來流速度範圍：30-100 m/s）的流動結構進行數值模擬和實驗研究，並採用分子探針平行競爭反應工作體系實驗研究高速撞擊流反應器內的微觀混合特性，分析研究高速撞擊流反應器結構型式、幾何參數和操作條件對其流動特性和微觀混合的作用機理和影響規律，並建立相應的數學模型和數值方法。研究成果可為複雜快速反應體系的過程強化提供理論依據和實施方法，以便從根源上提高反應選擇性，促進化學反應工程的發展。

結題摘要

本研究採用大渦模擬方法（LES）和高解析率的粒子圖像測速（PIV）技術對高速撞擊流反應器內的流動結構進行數值模擬和實驗研究，並採用平行競爭反應工作體系實驗研究了該反應器內的微觀混合性能。結果表明，反應器內撞擊區域湍動劇烈，幾何參數如入口管徑及腔體尺寸和操作條件如入口速度比等對流場結構影響顯著，而雷諾數對無因次化流場基本無影響。據此可調控和強化反應器內傳遞過程。大渦模擬結果與PIV實驗吻合良好，證明本研究構建的模型和方法準確，且可替代部分PIV實驗。反應器內微觀混合時間可控制在微秒級別，遠優於傳統攪拌反應器。因此，高速撞擊流是一種有效的過程強化技術。