化学气相冷凝合成纳米颗粒反应器研究 I.流体流动过程模拟

建立了化学气相冷凝反应器内层流状况下流体流动的数学模型，采用ＳＩＭＰＬＥＣ算法求解了反应器内速度和压力的分布，并对计算值和文献值进行了比较。考察了Ｒｅｙｎｏｌｄｓ准数、直管出口与撞击面的距离等参数对反应器内流型、轴向中心速度、径向最大速度、沿撞击板压力分布的影响规律。     

化学气相冷凝合成纳米颗粒反应器研究：Ⅰ.流体流动过 …

建立了化学气相冷凝反应器内层流状况下流体流动的数据模型，采用ＳＩＭＰＬＥＣ算法求解了反应器内速度和压力的分布，并对计算值和文献值进行了比较。考察了Ｒｅｙｎｏｌｄｓ准数，直管出口与撞击面的距离等参数对反应器内流型，轴向中心速度，径向最大速度，沿击板压力分布的影响规律。     

化学气相淀积反应器中超细粒子的形态控制 Ⅱ.超细粒子粒度及粒度分布模型

将单分散气溶胶的凝并-生长模型和高温均相反应动力学结合起来,着眼于产物性能,提出CVD反应器中超细粒子形成过程的物理模型,建立了表征粒子粒度和粒度分布的反应-凝并数学模型。利用该模型探讨了操作参数和物系参数对柱子粒度和粒度分布的影响,模型化研究结果和实验结果相一致。     

双组分制备级气相色谱分离过程的数值模拟

在研究分析性气相色谱分离模型的基础上，提出并建立了双组分制备级气相色谱分离过程的数学模型，模型包括物料平衡方程、吸附等温方程和传质方程。描述该过程的数学模型是隐形非线性偏微分方程，通过数值求解模拟分析了柱填充空隙率和流动相流量等不同操作参数对色谱分离的影响，并与文献实验值相比较，结果基本吻合，最大相对误差在4．86％以内，为实现工业放大和生产的最优化操作和控制提供了一定的指导作用。     

化学气相合成TiO2过程中的冷壁凝结机理

研究了化学气相合成制备ＴｉＯ２粉末反应器管壁结疤问题，提出了冷壁凝结抑制产物粉末产生硬疤的方法和作用机制。采用ＴＥＭ，ＳＥＭ，光学显微镜和ＸＲＤ分析了不同条件下ＴｉＯ２产物粉末，热壁硬疤和冷壁凝结软疤的形态和结构。     

化学气相淀积反应器中超细粒子的形态控制 Ⅲ.TiO_2超细粒子晶体组成

在超细粒子粒度及粒度分布控制模型的基础上,对快相变速率和慢相变速率两种晶型转变情形,建立了化学气相淀积合成超细粒子过程中,表征超细粒子晶体组成及含量的物理模型和数学模型。利用该模型探讨了物系参数和操作参数对超细粒子晶体组成的影响,理论预测和实验结果相一致。     

径向流动反应器数学模拟——Ⅱ.Z型径向反应器流体力学计算

本文在流体变质量流动动量微分方程的基础上,建立了描述Z型流动径向反应器内流体流动规律的数学模型。该模型为二阶微分方程的边值问题: Au′u″+Buu′+Cu′+Eu~2+F(1-u)~2=0其边界条件为:y=0,u=1;y=1,u=0。式中模型参数A、B、C、E、F决定于Z型流动径向反应器分布流道结构尺寸、穿孔阻力系数和床层空隙率等因素。该数学模型应用于φ600mm径向氨合成塔工况的模拟,验证了模型的适用性。     

径向流动反应器的数学模拟——Ⅰ.Ⅱ型径向反应器流体力学计算

本文根据描述流体变质量流动的动量微分方程,建立了表征Ⅱ型径向流动反应器内流体流动规律的数学模型。该模型为一特殊的二阶微分方程的边值问题:Au′u″ Bu′u Cu~2=0(?)其边界条件为:y=0,u=1;y=1,u=0。式中模型参数A、B、C决定于径向流动反应器分布流道的几何尺寸、侧流穿孔阻力系数和床层空隙率等参数。本文推荐一种解析求解上述边值问题的方法。该模型应用于径向氨氧化炉操作工况的模拟,获得了预期的效果。     

立式冷壁反应器中化学气相淀积TiN涂层 Ⅰ.淀积参数对反应速率和涂层质量的影响

在立式冷壁CVD反应器中,用TiCl_4-H_2N_2和TiCl_4-H_2N_2-Ar为反应物源,在YT15硬质合金刀片上淀积TiN涂层。研究了淀积参数对淀积薄膜质量和淀积速率的影响。得到的TiN_x涂层外观光洁,呈金黄色,x为0.8～1.6,淀积速率15～60m~(-6)/h,显微硬度1800～2200HV,淀积反应为扩散过程控制;表观活化能为46.5kJ/mol。实验表明,TiN在冷壁反应器中的淀积速率远大于在热壁反应器中的淀积速率。     

化学气相合成AIN超细粒子过程模型研究

基于化学气相(CVD)合成超细粒子过程的反应、成核、生长和凝并,考虑CVD反应器中的轴向温度分布,建立了CVD反应器中描述超细粒子粒度及分布的一维过程模型。针对AlCl_3-NH_3-N_2体系化学气相合成AlN超细粒子的过程,研究了AlN粒子形成过程特征和操作参数对其粒度及分布的影响。CVD反应器中的轴向温度分布严重影响AlN粒子合成过程中的化学反应速率、成核速率和生长速率;AlN超细粒子的粒度随AlCl_3浓度的减小和总流量的增加而减小,其粒度分布宽度则随总流量的增加而增大。     

非能动余热排出热交换器传热过程的数值模拟

采用计算流体力学软件Fluent对非能动余热排出热交换器（PRHR HX）全尺寸简化模型进行了非稳态数值模拟研究,得到了安全壳内置换料水箱（IRWST）整个受热过程中的传热和流动特性。比较分析了不同时刻、不同位置水箱内两相流动时温度场和流场的变化。根据沸腾相变的两相流模型,对水箱内沸腾两相流的流动进行了数值计算,得到了沸腾两相流流动时的温度场、流场和气相分率等结果。     

流态化CVD制备超细Al2O3—SnO2复合粒子过程模型研究

基于流态化ＣＶＤ制备超细复合粒子过程中的反应、成核、包敷、气流夹带，建立了流态化ＣＶＤ反应器中描述超细粒子的粒度、分布及成核包敷、成膜包敷的一维过程模型。针对ＳｎＣｌ＿４－Ｈ＿２Ｏ－Ｎ＿２体系包敷超细Ａｌ＿２Ｏ＿３粒子的过程，研究了反应器中ＳｎＯ＿２粒子的形成过程及操作参数对其在Ａｌ＿２Ｏ＿３粒子表面的淀积速率及形态的影响。结果表明，反应温度和ＳｎＣｌ＿４浓度升高，包敷速率加快，包敷形态变差；背景气氛粘度增大，包敷形态变优，包敷速率减小；操作气速增大，包敷速率加快，包敷形态变优。     

甲醇制烯烃(MTO)多段间接换热式绝热固定床反应器的数学模拟

在建立了一维拟均相数学模型的基础上,对甲醇制烯烃(MTO)多段间接换热式绝热固定床反应器进行了数学模拟。以3×105 t/a乙烯为产量指标,计算得到所需的催化床层体积和催化剂装填量,分析了各段绝热反应器内轴向温度和各组分浓度的分布情况,并对换热段进行了热量衡算。     

溶剂甲醇过程研究I.甲醇-三乙二醇二甲醚系统的二元相平衡及应用

采用静态蒸汽总压法测定了甲醇与三乙二醇二甲醚二元物系的汽液平衡,获得了系统总组成Ｚ以及平衡时温度Ｔ、总压力ｐＴ 的实验数据,并通过物料衡算和Ｓｏａｖｅ 状态方程求得了该二元物系的汽液平衡数据;由实验数据回归分别得到了甲醇溶解度和甲醇平衡常数与甲醇平衡分压和温度的关系。     

乙苯脱氢径向反应器的模拟和操作优化

采用一维拟均相绝热径向反应器模型模拟乙苯负压脱氢径向反应器,探讨了在负压条件下乙苯脱氢反应温度、水烃比和压力对乙苯脱氢反应转化率和选择性的影响,指出负压反应系统对压降的严格要求,由此得出合理的操作条件,通过模型计算结果与生产装置实测数据的比较,确认本模型可以用于生产装置的模拟。     

化工流程模拟迭代分析与流股切断搜索型算法

通过对流程迭代收敛行为分析,提出了同时适合序贯模块法和联立模块法的综合切断准则,并构造了相应的自动切断算法,该算法已研制成软件,成功地用于通用流程模拟程序自动生成器中。     

文丘里气液分布管的实验研究与数值模拟

依据文丘里管渐缩渐扩的特点,设计了文丘里气液分布管,在底面出口采用挡板来阻挡中心区流体,实现液体的均匀分布。在=27 cm的空塔中,通过冷模实验观察了单个分布管内喉管段直径以及气液流量对分散效果的影响,同时应用计算流体力学CFD软件对分布管进行数值模拟,并在=1 m的空塔中,考察了由多个文丘里分布管组合成分配塔盘的分配效果。结果表明:当分布管喉管段直径较小时,在喉管段气液两相流形成分散流,经过底面出口挡板的碎流作用后,液体分布均匀;多个分布管的组合能优化分散效果,改善分配性能。     

异丁醛一步氧化反应器操作工况的模拟研究

建立了文题反应器的二维拟均相数学模型。经正交配置技术离散化处理后，由Ｇｅａｒ法求得床层内温度和收率的轴向、径向分布，模拟工业单管的结果与实测值较好地吻合。通过工况模拟，为年处理６ｋｔ异丁醛工业反应器确定了优选的操作条件及适宜的操作可行域，为设计、操作和控制提供指导和依据。