径向流反应器导流锥结构优化及流场特性数值模拟

朱博韬; 张亚新; 王硕

doi:10.13568/j.cnki.651094.651316.2022.12.25.0001

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径向流反应器导流锥结构优化及流场特性数值模拟

化学与化工 | 更新时间：2026-01-21

- 径向流反应器导流锥结构优化及流场特性数值模拟
- 径向流反应器导流锥结构优化及流场特性数值模拟
- 新疆大学学报（自然科学版中英文） 2023年40卷第4期页码：444-452
- 作者机构：
  
  1. 新疆大学化工学院
  2. 新疆大学化学学院省部共建碳基能源资源化学与利用国家重点实验室
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金“多场耦合煤制天然气甲烷化多尺度模拟与过程强化”（21766034）
- DOI：10.13568/j.cnki.651094.651316.2022.12.25.0001
  中图分类号： TQ052
- 纸质出版：2023
- 稿件说明：
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[1]朱博韬,张亚新,王硕.径向流反应器导流锥结构优化及流场特性数值模拟[J].新疆大学学报(自然科学版)(中英文),2023,40(04):444-452.
[1]朱博韬,张亚新,王硕.径向流反应器导流锥结构优化及流场特性数值模拟[J].新疆大学学报(自然科学版)(中英文),2023,40(04):444-452. DOI： 10.13568/j.cnki.651094.651316.2022.12.25.0001.

DOI：10.13568/j.cnki.651094.651316.2022.12.25.0001.

摘要

基于计算流体力学与离散元法耦合（CFD-DEM）的模拟方法，以实现最高流场均匀度为目标，探究了导流锥结构对流场均布的影响．在获得最优导流锥结构的基础上，进一步研究了反应器高径比（I）、开孔率（?）和内外流道截面比（S）对流场均布的影响．结果表明：导流锥形状系数a和n均取1.00时反应器内流场均匀度最高；高径比、开孔率和内外流道截面比较小有利于流场均布；正交实验表明，开孔率对流场均匀度影响最大，反应器最优结构为高径比取4、开孔率取0.055、内外流道截面比取0.2.

Abstract

To achieve the highest flow field uniformity

the structure of the guide cone and reactor ratio of height to diameter(I)

the pipe porosity(?) and cross-sectional area ratio of central pipe to annular channel(S) are studied based on computational fluid dynamics and the discrete element method coupled(CFD-DEM) simulation method

the data of flow field inside the reactor are extracted. The results show that the guide cone with shape coefficients a=1.00 and n=1.00 has the highest uniformity of flow field in the reactor. When I

? and S are smaller

it is more conducive to the uniform distribution of flow field. The orthogonal experiment showed that ? had the greatest influence on the flow field uniformity. The optimal structure of the reactor is as follows: I =4

?=0.055 and S=0.2.

关键词

Keywords

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马素娟,蓝兴英,高金森,等.径向流固定床反应器内流动规律的数值模拟[J].石油化工高等学校学报, 2007, 20(4):68-71.

张成芳,朱子彬,徐懋生,等.径向反应器流体均布设计的研究(Ⅰ)[J].化学工程, 1980, 1:98-112+97.

张成芳,朱子彬,徐懋生,等.径向反应器流体均布设计的研究(Ⅱ)[J].化学工程, 1980, 2:82-89+35.

徐懋生,郭建亮.径向流动反应器的数学模拟―Ⅰ.Π型径向反应器流体力学计算[J].华东化工学院学报, 1986, 12(6):687-693.

陆军亮,张学军,邱立民,等.立式径向流吸附器中流体均布的理论分析[J].化工学报, 2012, 63(S2):21-25.

王恒,顾雄毅.丁烯氧化脱氢径向床反应器流体力学特性研究[J].化学工程, 2018, 46(3):36-40.

刘未了,成有为,王丽军,等.多层径向床仿生反应器的设计及优化[J].高校化学工程学报, 2020, 34(2):411-419.

杜祥州,高劭扬,江洪波,等.工业脱氢双环径向反应器模拟优化[J].石油化工, 2022, 51(2):162-168.

冯义,马凤云,许光文,等.基于甲烷化反应的π型离心式反应器的模拟及冷态研究[J].现代化工, 2019, 39(2):202-206.

PARTOPOUR B, DIXON A G. Effect of particle shape on methanol partial oxidation in a fixed bed using CFD reactor modeling[J].AIChE Journal, 2020, 66(5):1-13.

岳蓓蓓,张亚新.基于PFC-CFD的双环径向反应器流场特性数值模拟[J].新疆大学学报(自然科学版)(中英文), 2022, 39(1):34-41.

何媛媛,张亚新.基于CFD-DEM的异形催化剂径向床反应器数值模拟[J].化学反应工程与工艺, 2019, 35(3):200-208.

靳波,张亚新.颗粒尺度下混合催化剂床层中CO2加氢反应体系数值模拟[J].过程工程学报, 2022, 22(8):1040-1052.

张亚新,海东.径向分层对随机堆积固定床内气体流动特性的影响研究[J].新疆大学学报(自然科学版)(中英文), 2022, 39(5):567-572.

SHEN W H, ZHANG Y X, ZHAO L, et al. Micro-scale simulation and intensification of complex Sabatier reaction system in cylindrical catalyst bed[J]. Fuel, 2021, 287:1-11.

黄发瑞,吴民权,杜贫,等.具有变截面流道的圆柱容器内流经环形填充层流动的研究[J].水动力学研究与进展, 1993, 8(1):107-114.

唐忠利,徐明杨,张俊.径向流空气纯化器内流场的模拟与分析[J].天津大学学报(自然科学与工程技术版), 2016, 49(3):305-313.

LI Y, SI H Q, WANG B, et al. Optimization design research of air flow distribution in vertical radial flow adsorbers[J]. Korean Journal of Chemical Engineering, 2018, 35(4):835-846.

林棋,娄晨.基于差压式孔板流量计的缩径管段流场数值研究[J].压力容器, 2014, 31(2):29-37.

买丽艳古丽·阿不都瓦依提,张亚新.径向流反应器随机填充催化床层的数值模拟[J].济南大学学报(自然科学版), 2019, 33(5):465-469.

王金福,杜晓华,金涌,等.重整径向反应器布气系统的流体力学行为及其优化设计[J].石油炼制与化工, 1997, 28(4):47-53.

MENTER F R. Two-equation Eddy-viscosity turbulence models for engineering applications[J]. AIAA Journal, 1994, 32(8):1598-1605.

LI R J, ZHU Z B. Investigations on hydrodynamics of multilayerΠ-type radial flow reactors[J]. Asia-Pacific Journal of Chemical Engineering, 2011, 7(4):517-527.

KLERK A D. Voidage variation in packed beds at small column to particle diameter ratio[J]. AIChE Journal, 2003, 49(8):2022-2029.

SUZUKI M, SHINMURA T, LIMURA K, et al. Study of the wall effect on particle packing structure using X-ray micro computed tomography[J]. Advanced Powder Technology, 2008, 19(2):183-195.

LU Y B, TANG G H. Radial voidage variation in packed beds of uniformly sized spheres:theory and experiment[J]. Journal of Porous Media, 2015, 18(7):689-698.

GONG B P, FENG Y J, LIAO H B, et al. Numerical investigation of the pebble bed structures for HCCB TBM[J]. Fusion Engineering and Design, 2018, 136:1444-1451.

ZHANG M H, DONG H, GENG Z F, et al. A particle-resolved CFD model coupling reaction-diffusion inside fixed-bed reactor[J].Advanced Powder Technology, 2019, 30(6):1226-1238.

REDDY R K, JOSHI J B. CFD modeling of pressure drop and drag coefficient in fixed beds:wall effects[J]. Particuology, 2010,8(1):37-43.

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