折流桿列管式反應(yīng)器殼程流動沸騰過程的CFD模擬研究.pdf

1、列管式固定床反應(yīng)器具有優(yōu)良的移熱能力，被廣泛應(yīng)用于強(qiáng)放熱反應(yīng)過程。傳統(tǒng)的列管式固定床反應(yīng)器一般采用折流擋板增強(qiáng)湍動，改善傳熱并支撐管束，但折流擋板造成的橫向流動壓降大，且易誘發(fā)管束振動,而利用折流柵代替折流擋板可以有效解決上述問題。然而，由于折流柵缺少對流體徑向的強(qiáng)制折流作用，造成反應(yīng)器殼程的流動徑向分布不均勻，反應(yīng)器中心易形成流動死區(qū)，這是采用折流柵的不利因素。本文擬采用CFD方法對移熱介質(zhì)在反應(yīng)器殼程的流動與傳熱過程進(jìn)行模擬研究以探

2、索改善徑向均布性能的方法。加壓沸騰水是高效的移熱介質(zhì)，可以改善溫度徑向分布的均勻性。反應(yīng)器管束間的流動沸騰過程非常復(fù)雜，目前對其流動與傳熱規(guī)律尚不十分清楚。
　　本文建立了流動沸騰過程的數(shù)學(xué)模型，該模型在歐拉-歐拉雙流體模型的基礎(chǔ)上，耦合了相間動量、能量和質(zhì)量傳遞模型和RPI壁面沸騰模型。通過與實驗數(shù)據(jù)對比發(fā)現(xiàn)，模擬結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)吻合較好，證明了所建數(shù)學(xué)模型的可靠性。
　　單元流道模型有無折流桿兩種情況的對比研究結(jié)果表明折流

3、桿可以促進(jìn)汽泡向流道中心區(qū)域移動，降低反應(yīng)管壁面處的氣含率，進(jìn)而降低反應(yīng)管壁面溫度。通過獲得的流場分析可知折流桿改善氣含率分布的原因如下：減小流通截面積，使流體軸向流速加大；促進(jìn)橫向流動；折流桿的背部存在漩渦流，產(chǎn)生離心力。通過考察折流桿間距對氣含率和反應(yīng)管壁溫分布狀況的影響，確定了較佳的折流桿間距為80~120mm。利用反應(yīng)器進(jìn)口段的1/4截面模型初步分析了流動沸騰過程中液體溫度的分布狀況，發(fā)現(xiàn)液體的徑向溫差在7K左右，不滿足工程需要