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實(shí)驗(yàn)值和理論值對比[ 01-28 09:05 ]

圖4 為實(shí)驗(yàn)值和理論值之間的比較。實(shí)驗(yàn)條件為冷卻水流量60 L /min，冷卻水的定性溫度為30 ℃。反應(yīng)釜內(nèi)溫度85 ℃。從圖4( a) 可以看出兩者變化保持一致，隨著轉(zhuǎn)速的升高，熱阻降低。但是在轉(zhuǎn)速30 r /min 時(shí)，理論熱阻要高于實(shí)驗(yàn)測得的熱阻，這是由于: ( 1) 選擇的傳熱模型在低轉(zhuǎn)速條件下有誤差; ( 2) 由于旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的震動(dòng)等因素，實(shí)際的雷諾數(shù)會(huì)高于計(jì)算值，使得熱阻降低。在轉(zhuǎn)速210 r /min時(shí)，理論值低于實(shí)驗(yàn)值，這是因?yàn)? ( 1) 此時(shí)時(shí)熱管熱阻已經(jīng)很低，而在計(jì)算時(shí)忽略了部分熱阻，會(huì)對結(jié)果

冷卻水流量以及轉(zhuǎn)速對熱管總傳熱熱阻的 影響[ 01-28 08:05 ]

圖3 為反應(yīng)溫度85 ℃時(shí)熱管熱阻隨轉(zhuǎn)速的變化曲線。從圖中可以看出旋轉(zhuǎn)速度對于熱管傳熱的促進(jìn)作用。低速旋轉(zhuǎn)時(shí)，旋轉(zhuǎn)熱管的工作狀態(tài)接近一般的重力熱管，工質(zhì)在蒸發(fā)段受熱氣化，在冷凝段冷卻回流。熱管靜置時(shí)，反應(yīng)釜內(nèi)介質(zhì)的熱量通過自然對流的方式將至蒸發(fā)段外壁面，再透過熱管蒸發(fā)段金屬壁，傳遞給工質(zhì)。當(dāng)熱管開始旋轉(zhuǎn)時(shí)，熱阻驟然減小，這是因?yàn)? ( 1) 熱量從反應(yīng)釜物料傳遞到熱管外壁面的傳熱方式，由自然對流變?yōu)閺?qiáng)制換熱，減小了蒸發(fā)段熱阻，提升了對熱管的能量輸入; ( 2)熱管在輸入熱量較低時(shí)，蒸發(fā)段的狀態(tài)是間歇沸騰狀態(tài)或者自然

旋轉(zhuǎn)熱管攪拌槳反應(yīng)釜傳熱性能的安裝步驟及方法[ 01-27 10:05 ]

實(shí)驗(yàn)中，旋轉(zhuǎn)熱管攪拌槳的蒸發(fā)段浸沒于反應(yīng)釜物料中。冷卻段外布置有水冷夾套，加熱棒提供的熱量用于加熱反應(yīng)釜中的物料，模擬放熱反應(yīng)過程。熱管的工質(zhì)在蒸發(fā)段吸收熱量，將熱量傳遞至冷卻段，再通過冷卻水將熱量帶走。通過測量冷卻水的進(jìn)出口溫差，可以得到傳熱功率。在不同的旋轉(zhuǎn)速度和反應(yīng)溫度以及不同冷卻水流量下對旋轉(zhuǎn)熱管進(jìn)行傳熱試驗(yàn)研究，并分析旋轉(zhuǎn)速度、冷卻水流速以及反應(yīng)溫度對熱管傳熱的影響。反應(yīng)釜中采用水作為模擬介質(zhì)，采用加熱控溫裝置來控制溫度，使得反應(yīng)釜內(nèi)溫度分別保持在55、65、75、85、95 ℃。旋轉(zhuǎn)速度分別取n = 3

旋轉(zhuǎn)熱管攪拌槳反應(yīng)釜傳熱性能的實(shí)驗(yàn)裝置[ 01-27 09:05 ]

實(shí)驗(yàn)裝置如圖1 所示，主要由反應(yīng)釜筒體、電機(jī)、減速器、旋轉(zhuǎn)熱管、加熱控溫系統(tǒng)和冷卻水系統(tǒng)構(gòu)成。水冷夾套設(shè)有冷卻水進(jìn)口和冷卻水出口。旋轉(zhuǎn)熱管由蒸發(fā)段、冷凝段和絕熱段構(gòu)成。冷凝段為光滑直管。蒸發(fā)段下部為枝狀分叉結(jié)構(gòu)，由3 根和軸呈30°的分支管均勻分布構(gòu)成。旋轉(zhuǎn)熱管的具體尺寸如表1 所示。冷凝段配套的水冷夾套內(nèi)徑為120mm，長度為310mm。鳳谷工業(yè)爐集設(shè)計(jì)研發(fā),生產(chǎn)銷售,培訓(xùn)指導(dǎo),售后服務(wù)一體化,專利節(jié)能技術(shù)應(yīng)用,每年為企業(yè)節(jié)省40%-70%的能源成本,主要產(chǎn)品加熱爐,工業(yè)爐,節(jié)能爐,蓄熱式爐,垃圾氣化處理

旋轉(zhuǎn)熱管攪拌槳反應(yīng)釜傳熱性能的實(shí)驗(yàn)研究[ 01-27 08:05 ]

在眾多的傳熱元件中，熱管是人們所知最有效的傳熱元件之一。它充分利用了熱傳導(dǎo)原理與相變介質(zhì)的快速熱傳遞性質(zhì)，通過熱管將發(fā)熱物體的熱量迅速傳遞到熱源外，并具有均溫的作用，其導(dǎo)熱能力超過任何已知金屬。目前，隨著熱管技術(shù)的快速發(fā)展，熱管已用于工業(yè)生產(chǎn)中的各個(gè)領(lǐng)域。旋轉(zhuǎn)熱管，作為一種新型熱管，也在工業(yè)應(yīng)用中嶄露頭角。隨著研究的深入，研究對象慢慢擴(kuò)大到中、低速旋轉(zhuǎn)熱管。在這種情況下，工質(zhì)的回流是離心力和重力共同作用的結(jié)果，在轉(zhuǎn)速較低的情況下，重力作用甚至還占主導(dǎo)地位?，F(xiàn)有的攪拌式反應(yīng)釜，通常采用水冷夾套或者盤管來移除反應(yīng)釜中的

反應(yīng)釜設(shè)計(jì)的結(jié)論[ 01-26 10:05 ]

本文對適用于強(qiáng)放熱反應(yīng)的攪拌釜進(jìn)行了傳熱過程研究和設(shè)計(jì)?？傮w研究思路是先進(jìn)行傳熱實(shí)驗(yàn)，得到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和規(guī)律；再進(jìn)行CFD數(shù)值模擬，通過比較實(shí)驗(yàn)和模擬結(jié)果驗(yàn)證模擬方法的可靠性；最后改變結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行模擬，研究其對傳熱效果的影響。研究得到結(jié)論后，結(jié)合設(shè)計(jì)手冊與所得結(jié)論，針對某強(qiáng)放熱反應(yīng)的反應(yīng)釜進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，該釜已投入實(shí)際生產(chǎn)且運(yùn)行良好。(1)對裝有五個(gè)不同螺距盤管的攪拌釜進(jìn)行對流傳熱過程實(shí)驗(yàn)，得到6個(gè)轉(zhuǎn)速下共30組傳熱特性數(shù)據(jù)，用Wilson法處理得到盤管外側(cè)的對流傳熱系數(shù)。結(jié)果顯示，轉(zhuǎn)速越大，傳熱效果越好，且轉(zhuǎn)速對管外對

反應(yīng)釜設(shè)計(jì)圖紙[ 01-26 09:05 ]

反應(yīng)釜設(shè)計(jì)要求[ 01-26 08:05 ]

此含能化合物的合成過程要控制在．5~0℃溫度范圍進(jìn)行反應(yīng)(取平均溫度．2．5℃進(jìn)行計(jì)算)，之后在35℃左右進(jìn)行蒸餾。反應(yīng)釜通過盤管進(jìn)行冷卻換熱，通過夾套進(jìn)行加熱蒸餾，盤管內(nèi)的冷卻介質(zhì)采用-20℃的冷凍鹽水，夾套的加熱介質(zhì)采用水。反應(yīng)物為濃硫酸、水、亞硝酸鈉和物質(zhì)A。根據(jù)50kg產(chǎn)量要求和轉(zhuǎn)化率估算，需要濃硫酸233．4kg，亞硝酸鈉39．2kg，水579埏，A71．2kg，另需乙酸乙酯380kg。由于重氮化反應(yīng)具有高放熱的特點(diǎn)，裝料系數(shù)不宜過大，取60％左右，實(shí)際裝料量約1130L，故反應(yīng)釜按照容積為1900L來設(shè)

不同結(jié)構(gòu)參數(shù)下攪拌釜對流傳熱過程的數(shù)值模擬[ 01-25 10:05 ]

對于攪拌設(shè)備的研究，大多集中在攪拌器上，關(guān)于盤管的研究很少，老版的設(shè)計(jì)手冊對于管間距、盤曲直徑等設(shè)計(jì)尺寸有較嚴(yán)格的要求，而新版的設(shè)計(jì)手冊沒有提及。故本章從盤曲直徑、槳徑、雙層盤管和雙層槳4個(gè)設(shè)計(jì)因素考察它們對盤管外側(cè)對流傳熱系數(shù)的影響。通過第三章的模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較，已經(jīng)驗(yàn)證了CFD模擬方法的可靠性，本章將繼續(xù)采用CFD模擬的方法進(jìn)行攪拌釜研究，釜內(nèi)流體依然采用甘油。觀察不同溫度下的速度場可知，在產(chǎn)323．15K時(shí)，釜內(nèi)流體混合較好，盤管的傳熱效果受管間距的影響也較大，故本章僅模擬Ⅳ_300印m，產(chǎn)323．15

湍流模型[ 01-25 09:05 ]

可知其處于過渡流區(qū)域，CFD模擬過渡流常用采用層流模型lamier，但攪拌槳附近的動(dòng)區(qū)域內(nèi)湍動(dòng)劇烈，用層流不合理，故設(shè)定動(dòng)區(qū)域?yàn)橥牧?，盤管內(nèi)部也為湍流，采用流動(dòng)和傳熱都吻合較好的標(biāo)準(zhǔn)k．￡模型，靜區(qū)域設(shè)定為層流。為了盤管邊界層的傳熱計(jì)算更加準(zhǔn)確，采用強(qiáng)化壁面函。壓力．速度的耦合方式采用simple算法，湍流動(dòng)能和湍流動(dòng)能耗散率的離散格式采用一階迎風(fēng)格式(first order upwind)，動(dòng)量的離散格式采用二階迎風(fēng)格式(second orderup），模擬速度場時(shí)的動(dòng)量方程和湍動(dòng)方程殘差設(shè)置為10-5，模擬溫度

模擬策略[ 01-25 08:05 ]

實(shí)際情況中，攪拌反應(yīng)釜內(nèi)溫度由323．15K下降到308．15K過程復(fù)雜且時(shí)間長，若直接進(jìn)行數(shù)值模擬將耗費(fèi)大量存儲(chǔ)空間和運(yùn)行時(shí)間，故采用簡化的分段模擬策略來近似求解。具體策略是：選取323．15K，318．15K，313．15K和308．15K為冷卻過程中的四個(gè)關(guān)鍵溫度點(diǎn)，然后將這四個(gè)溫度下的物性參數(shù)分別輸入至除溫度外操作參數(shù)相同的四個(gè)case中，先僅開啟動(dòng)量方程計(jì)算速度場，待速度場穩(wěn)定后，再關(guān)閉動(dòng)量方程，打開能量方程，進(jìn)行溫度場的模擬，直至穩(wěn)定，最后計(jì)算出每個(gè)算例的對流傳熱系數(shù)，求平均。其中，判斷速度場穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)

網(wǎng)格劃分與邊界條件[ 01-24 10:05 ]

本文采用CFD前處理軟件Gambit對模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分。由于攪拌反應(yīng)釜結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，須分三塊進(jìn)行網(wǎng)格劃分：動(dòng)區(qū)域，靜區(qū)域和盤管。動(dòng)區(qū)域：采用多重網(wǎng)格法進(jìn)行模擬，攪拌器附近圓柱體區(qū)域設(shè)定為動(dòng)網(wǎng)格區(qū)域，單獨(dú)劃分，動(dòng)區(qū)域面與攪拌器槳葉面附近采用尺度函數(shù)為網(wǎng)格加密。盤管：Gambit中對于柱體一般采用cooper的劃分網(wǎng)格方法，即先劃分截面網(wǎng)格，之后通過固定步長的掃掠劃分體網(wǎng)格，使每個(gè)截面上的網(wǎng)格保持一致。但由于螺旋盤管圈數(shù)多，扭曲大，直接cooper會(huì)引發(fā)巨大的網(wǎng)格畸變導(dǎo)致錯(cuò)誤，故將每圈盤管切分為4段相等長度，再使用coo

攪拌釜結(jié)構(gòu)參數(shù)和物性參數(shù)[ 01-24 09:05 ]

模擬過程中攪拌釜的模型只取液面以下的部分，以裝有I號盤管的攪拌釜為例，具體參數(shù)如下表：為了驗(yàn)證模擬方法的可靠性，物性參數(shù)設(shè)置也要與實(shí)驗(yàn)相吻合。動(dòng)區(qū)域和靜區(qū)域均設(shè)定為甘油，盤管內(nèi)設(shè)定為水。模擬過程中盤管內(nèi)水的溫度變化較小，物性可設(shè)為定值，密度為998k·m-3，比熱容為4200J·kg～·K-1，導(dǎo)熱系數(shù)為O．6W·m～·K-1，黏度為0．001 Pa·s。甘油的密度、比熱容和導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度變化不大且對攪拌釜內(nèi)傳熱影響較小，故可分別設(shè)

攪拌釜對流傳熱過程的數(shù)值模擬方法[ 01-24 08:05 ]

上章通過對流傳熱實(shí)驗(yàn)測量計(jì)算了盤管外側(cè)對流傳熱系數(shù)，進(jìn)而比較不同螺距盤管的換熱效果，結(jié)果可靠，但局限性也很大，一是實(shí)驗(yàn)過程耗費(fèi)大量人力、物力，二是無法采得清晰準(zhǔn)確的速度場和溫度場分析原因，三是設(shè)計(jì)參數(shù)一旦確定，要改變則只能定制新的設(shè)備，不僅浪費(fèi)時(shí)間，而且重復(fù)性無法保證，可能引入其他干擾因素影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。所以，目前很多學(xué)者更傾向于采用CFD軟件模擬的方法來研究攪拌釜性能。本章采用與實(shí)驗(yàn)相同大小的模型(包括裝有I—V號盤管的五個(gè)攪拌釜模型)對N-300rpm況下的冷卻傳熱過程進(jìn)行模擬，得到速度場和溫度場，并

攪拌釜的模擬方法[ 01-23 10:05 ]

攪拌釜內(nèi)流場數(shù)值模擬的難點(diǎn)主要在于運(yùn)動(dòng)的槳葉與靜止的壁面之間因相對速度不同而產(chǎn)生的影響作用。很多學(xué)者陸續(xù)提出了各自的解決方法，主要包括：黑箱模型法、內(nèi)外迭代法、滑移網(wǎng)格法和多重參考系法。其中，滑移網(wǎng)格法(SlideMethod，簡稱SM)和多重參考系法(Multiple Ref-erence Frame，簡稱MRF)模擬效果較好，被FLⅦNT軟件采用。MRF法最初由Luo等在1994年提出，其核心思想是將計(jì)算區(qū)域劃分為兩個(gè)獨(dú)立的區(qū)域，攪拌槳及附近的區(qū)域定義為動(dòng)區(qū)域，采用旋轉(zhuǎn)速度與攪拌槳轉(zhuǎn)速相同的運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系，而其他的

標(biāo)準(zhǔn)k-з加模型[ 01-23 09:05 ]

最簡單的完整湍流模型是兩方程模型，需要求解速度和長度尺度兩個(gè)變量。標(biāo)準(zhǔn)k-з模型是通過實(shí)驗(yàn)得到的半經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?。模型假設(shè)流體處于完全湍流狀態(tài)且忽略分子黏性的影響，通過精確的方程推導(dǎo)得到湍動(dòng)能輸運(yùn)方程，通過無力推導(dǎo)、數(shù)學(xué)上模擬相似原型方程得到耗散率方程，表達(dá)式如下：式中：Gb為由浮力產(chǎn)生的湍動(dòng)能項(xiàng)；Gk為由平均速度梯度產(chǎn)生的湍動(dòng)能項(xiàng)； 場為可壓縮流體的湍流流動(dòng)脈動(dòng)擴(kuò)張項(xiàng)；C1、C2、C3。為模型的經(jīng)驗(yàn)常數(shù)；o1和o2分別為k和з的湍流Prandtl數(shù)。由于忽略分子粘性力對流動(dòng)的影響，標(biāo)準(zhǔn)k-з模型適用于完全湍流流體的模擬

CFD湍流模型[ 01-23 08:05 ]

流體流動(dòng)的三大守恒定律：質(zhì)量守恒、動(dòng)量守恒和能量守恒定律可用一個(gè)通用的微分方程表達(dá)為：其中多代表因變量，I代表時(shí)間項(xiàng)，II代表對流項(xiàng)，III代表擴(kuò)散項(xiàng)，Ⅳ代表源項(xiàng)。當(dāng)Φ分別等于1，u，T，k和s時(shí)，式1．20分別代表了質(zhì)量、動(dòng)量、能量、湍流動(dòng)能和湍流動(dòng)能耗散率的守恒方程。層流區(qū)域的動(dòng)量守恒方程，即N-S方程為：湍流區(qū)域的動(dòng)量守恒方程較層流方程增加了雷諾應(yīng)力張量一項(xiàng)，即：本文所使用的FUJENT軟件提供了多種湍流模型：標(biāo)準(zhǔn)加模型、重整化群抽模型、可實(shí)現(xiàn)露嵋模型、層流模型、Spalan-A11nlaras單方程模型、砌

CFD簡介[ 01-22 10:05 ]

CFD進(jìn)行流動(dòng)和傳熱模擬分析的基本思想是利用一系列有限個(gè)離散點(diǎn)上的變量值來代替空間域上連續(xù)的物理量的場，如速度場和溫度場，之后，按照流體力學(xué)原理建立這些離散點(diǎn)上變量之間的代數(shù)方程組，通過求解這些方程組來獲得場變量的近似值。常用的CFD軟件包括CFX、FLUENT、PHOENICS、STAR-CD等。CFD軟件包括三個(gè)主要環(huán)節(jié)：前處理、求解過程和后處理，對應(yīng)的程序模塊分別為前處理器、求解器和后處理器。前處理環(huán)節(jié)是向CFD軟件輸入待求問題的相關(guān)數(shù)據(jù)，這個(gè)過程要借助與求解器對應(yīng)的對話框等圖形界面完成，一般分為以下幾個(gè)步驟

流動(dòng)特性[ 01-22 09:05 ]

攪拌反應(yīng)釜內(nèi)的流動(dòng)特性包括葉輪雷諾數(shù)、攪拌功率、流體循環(huán)量和壓頭等。攪拌釜內(nèi)的雷諾數(shù)表達(dá)式為：其中，d為槳徑，Ⅳ為轉(zhuǎn)速。一般認(rèn)為，Rg≤10處于層流區(qū)，Re≥10000處于湍流區(qū)，10≤Re≤10000時(shí)為過渡流區(qū)。攪拌功率是流體攪拌程度和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的量度，也是選擇電機(jī)功率的重要依據(jù)。攪拌功率的影響因素十分復(fù)雜，主要分為幾何因素和物理因素兩大類，包括以下三個(gè)方面：一是攪拌器的幾何參數(shù)和操作參數(shù)，包括攪拌器直徑、寬度、槳葉角度、安裝位置及轉(zhuǎn)速等；二是攪拌釜的結(jié)構(gòu)，包括內(nèi)徑、液高、擋板數(shù)等；三是攪

傳熱部件[ 01-22 08:05 ]

強(qiáng)放熱反應(yīng)過程中為了使反應(yīng)溫度維持在一定范圍內(nèi)，需要有傳熱部件對反應(yīng)物料進(jìn)行冷卻。攪拌反應(yīng)器內(nèi)常用的傳熱部件有夾套、內(nèi)構(gòu)件、內(nèi)附件以及攪拌反應(yīng)器本身，其中，內(nèi)構(gòu)件包括橫向和豎式盤管，內(nèi)附件包括擋板和導(dǎo)流筒等。選擇傳熱部件的一般順序?yàn)椋寒?dāng)夾套能夠滿足換熱需求時(shí)，首先選擇夾套，這樣可以減少容器內(nèi)構(gòu)件，不影響釜內(nèi)流體流動(dòng)，不占用有效體積且易于清洗；當(dāng)夾套的換熱面積不夠時(shí)，可增設(shè)內(nèi)盤管；若換熱仍達(dá)不到要求，可選用擋板或?qū)嚢杵鞅旧碜龀煽招慕Y(jié)構(gòu)，內(nèi)通入載熱介質(zhì)進(jìn)行換熱。夾套根據(jù)結(jié)構(gòu)形式可以分為整體夾套、蜂窩夾套、半管夾套和螺