光催化反应器射流搅拌流体力学行为研究及结构优化-化工过程机械专业论文.docxVIP

摘要本文根据中药三七的醇提取液的光催化除砷反应的工艺条件．提出了光催化 摘要 本文根据中药三七的醇提取液的光催化除砷反应的工艺条件．提出了光催化 反应器的设计原则，并对其结构进行了论证；针对反应物系与操作工艺过程的特 点及其对结构的特殊要求，开发了适合于上述过程的三维射流式的搅拌器，对该 射流搅拌器的结构型式、功能及结构参数选择进行了分析。以搅拌混合机理和射 流相关理论为基础，结合工艺过程特点及操作要求，提出了光催化反应器流场评 价方法及射流搅拌器结构参数优化方案。 论文借助计算流体力学分析，通过合理的模型简化，并运用k-￡双方程模型 建立了能够表征光催化反应器单相射流流场的流体力学模型，并进行了模拟计 算，通过不同进口流速下流场整体湍动状态的流体质点速度变化及总压降分析， 确定了合理的进口流量值。 在射流搅拌器主体结构尺寸不变的情况下，对射流搅拌器不同喷孔尺寸的流 场行为进行了模拟分析，讨论了各方案流场的行为特征，确定了影响流场分布的 主要因素，得到了相对优化的喷孔数与喷孔尺寸和较为适宜的流量分配。 在此优化喷孔尺寸的基础上，论文还调整射流搅拌器的结构参数。通过分析 三种不同喷孔间距的流场状态特征，得到了喷孔间距改变对射流流场影响的总体 趋势及其对工艺操作所造成的影响，进而确定了本三维射流搅拌器相对优化的喷 孔间距及相关结构参数。 通过以上对光催化反应器流场的模拟分析与评价，得出的相对优化的三维射 流搅拌器结构设计及操作参数，直接应用于实际生产过程的工业光催反应器设备 设计开发，经现场设备开车运行考核评价，取得圆满成功。本文特殊过程装备设 计研发方法也为其它类似过程提供了有益的借鉴。 关键词： 光催化反应器，射流式搅拌器，模拟计算，结构参数优化 AB AB STRACT According to the technical condition of photoeatalytic reaction for wiping off arsenic contained in ethanol extraction of Panax notoginseng as a kind of Chinese traditional medicine，the design method of Photocatalytic Reactor was put forward and the form of its s蚋lctllre was argued；And the three—dimensional jet stirring appliance according tO the characteristic of the material and the requirement of operation and s仃ucnlre and suited for the above process was developed．Its structure． function and selection of parameters were also analyzed．With the mechanism of stirring and mixing and correlative theory about jet study being cited and according to the requirement of operation，estimate method about Photocatalytic Reactor and steps of parameters optimization method of the jet stirring appliance were put forward． Depending on computational fluid dynamics analysis and reasonable simplification of the model and with k-￡tWO-equation model being applied，fluid dynamics model being able to reflect single·phase jet stirring field of the Photocatalitic Reactor was set up．Simulation and computation Was also carried out． Velocity variation of fluid point being able tO reflect the turbulence of the whole