边界条件和物性对鼓泡床反应器的影响研究

摘要

采用计算流体力学(CFD)对鼓泡床反应器内气液两相流场进行数值模拟,考察了3种出口边界条件和1种入口边界条件对模拟结果的影响;比较了水-空气体系和重油-氢气体系的流体力学性质。通过Fluent程序将上述模型分别与欧拉双流体模型和RNG k-ε两相流模型进行耦合计算,得到气含率和轴向液速分布,并与冷模实验结果进行对比,得到能准确预测鼓泡床反应器内流型的CFD模型。结果表明:出口边界条件为Degassing时对整体气含率的模拟结果较好,但含有气相空间的压力出口对局部气含率和轴向液速的模拟结果较好,二者的数值结果差异较小。当入口空气体积分数大于0.75时,整体气含率的模拟值与实验值相当,数值模拟时将反应器底部简化成均一进气口可以得到合理的结果。水-空气体系和重油-氢气体系的轴向液速和气含率的变化趋势相同,重油-氢气体系的轴向液速在数值上稍低于水-空气体系,而气含率稍高。采用水-空气体系近似替代重油-氢气体系研究鼓泡床反应器具有借鉴意义。