Дизайн реакторов с помощью CFD
Конструкции реактора
В дополнение к своей работе в химической и нефтяной промышленности, инженеры-химики (КМУ) заняты в других разнообразных отраслях, таких, как производство пластмасс и синтетических смол, синтетических волокон, полимеров, красок и лаков, лекарственных препаратов и лекарственных средств, сельскохозяйственных химикатов, масел и жиров, продуктов питания и напитков, и многие другие. Чес несут ответственность за проектирование, управления, оптимизации и устранения технологических операций, а также могут быть задействованы в приложениях, которые варьируются от сгорания биологические реакции. Все эти промышленные приложения имеют одно общее - сырье превращаются в конечные продукты с помощью химической реакции в среде, которая включает жидкости. В зависимости от физического состояния материалов, которые преобразуются и условий эксплуатации различных типов и масштабов реакторы используются. Они включают, но не ограничиваясь этим, партия; смешения - бак реакторов (CSTRs); плагин потока, кипящем, фиксированным или движущимся слоем реакторов; пузырь колонны или воздушные перевозки, а также фильм реакторов. В этой статье, некоторые из наиболее популярных методов сегодняшнего для моделирования потоков реактивной рассматриваются. Рассматривает будет делать акцент на различных приложений и методов для решения этой сложной поведение ..
Для успешного выполнения химических реакций, разработанные в лаборатории на промышленном масштабе, многие препятствия, как правило, встречаются. Зачастую они связаны с трудностями в сохранении той же температуры, давления и уровня однородности реагентов на больших масштабах. Кроме того, в то время как реакция постоянными времени остаются неизменными на scaleup, других постоянных времени изменения. Обычно Существуют значительные различия между проживание, питание и перемешивания в лаборатории, и тех, на производство этаже. В дополнение к scaleup вопросов, есть сильные взаимодействия молекулярных процессов самой реакции, и термодинамических, гидродинамических и массообменных процессов в реакторе. Детального понимания всех этих явлений помогает инженер для разработки продуктивной и эффективной работы.
Эта статья продолжает, где до 1 по вычислительной гидродинамики (CFD) моделирования состава (1). Основы CFD не будет вновь здесь. Мы обсудим, как модели химических реакций и воздействие жидкости в процессе реакции. Примеры будет включать в себя синтез Фишера-Тропша в колонке пузыря, полимеризация в автоклаве реактора, а также разложения озона в кипящего слоя.
Признание
Авторы хотели бы отметить вклад следующих лиц: Jay Саньял и Вэй Чжоу за их вклад в модели Фишера-Тропша; Бен Ян Вэй Чжоу, Мадхава Symlal, и Серхио Васкес за их вклад в модель разложения озона; Вэй Zhou За свой вклад в LDPE модель и Heshmat Массе, Джефф Ма и Madhusuden Agrawal за многочисленные полезные обсуждения и консультации.
ЛИТЕРАТУРА
1. Bakker А. и др. ", обеспечения большей выгоды от CFD," Хим. Eng. "Прогресс". 97 (3), с. 45-53 (март 2001).
2. Magnussen, BF и BH Hjertager, "О математических моделей турбулентного горения с особым упором на сажеобразования и горения," Proc. Шестандцатой Межд. Симп. по горению, Институт горения, Питсбург, Пенсильвания (1976).
3. Bakker, А. и Б. Fasano ", зависит от времени, турбулентного перемешивания и химических реакций в Stirred Танки," документ представлен на ежегодном собрании Айше, Сент-Луис, Миссури (ноябрь 1993), а также опубликованные в "Айше симпозиум серии" 299 №, 90, "Промышленная технология смешивания: Химические и биологические приложения", Таттерсон ГБ, объем редактор, с. 71-78 (1994).
4. Гран-, 1. Р., BF Magnussen, "Численное исследование Блафф тел Стабилизированный Диффузия пламени: Часть 2; Влияние моделирования горения и конечные-Rate химии" Sci горения. и техническая., с. 119-191 (1996).
5. Фокс, Р. 0., "О связи между лагранжевой Micromixing модели и вычислительной гидромеханики", Chem. Eng. и сб., 37, с. 521-535 (1998).
6. Ханнон, J., "Перемешивание и химические реакции в реакторах трубчатые и перемешивали танки", кандидатская диссертация, Кранфилд Inst. технологии, Кранфилд, У. K_ (1992).
7. Чжоу, В. и др., "Применение CFD моделирования реакторов в многофазных", документ, представленный на химической реакции инженерно VII: Вычислительная гидродинамика, Квебек, Канада - под эгидой Организации Объединенных Инженерный фонд, Нью-Йорк - (6 августа - 11, 2000).
8. Kiparissides, К. и др., "Динамические Моделирование промышленной поли (винилхлорида) реакторах Подвеска полимеризации", штат Индиана Eng. Химреагент Рез .. 36 (4). стр. 1253 (1997).
9. Узнайте, НК и др., "Моделирование LDPE реакторе Computationat гидродинамике", реакторы, кинетика и катализ, 43 (1), стр. 104 (1997).
10. Фрайер, К., и 0. Е. Поттер, "Экспериментальное исследование модели кипящем слое каталитических реакторов" Айше J., 22, с. 38-47 (1976).
Андо Баккер,
Ахмад H. Хайдари И
Элизабет М. MARSHALL,
FLUENT вкл.
ANDRE Баккер является региональным консалтинг менеджер Fluent Инк (ш Кавендиш суда, Centerra ресурсов Парк, Ливан, NH 03766-1442, телефон: (603) 643-26oo, факс: (603) 643-3967, E-почта: < HREF = "mailto: ab@fluent.com"> <ab@fluent.com />). Bakker является всемирно признанным экспертом в области промышленного смешивания и CFD моделирования химических инженерных приложений. Его специализация включает в себя экспериментальные и расчетные жидкости перемешивания. Он получил инженерное и доктора наук из Дельфта Univ. технологии в Нидерландах, как в прикладной физики. Он соавтор более 5O технических статей и презентаций по газовой динамики и перемешивания. Bakker является членом Айше.
Ахмад H. Хайдари является лидером химической команда Fluent Инк (Ливан, NH, телефон: (603) 643-26oo, факс: (603) 643-3967, E-почта: <A HREF = "mailto: ах @ свободно . Ком "> <ah@fluent.com />). Хайдари имеет 15 лет опыта в области применения Моделирование потоков в решении промышленно-технологического оборудования, технологические устранения неисправностей, анализ и scaleup. Он имеет докторскую степень в области машиностроения с Лихай университет, является членом Айше, и сделал большое количество презентаций и печатных изданий по моделированию технологического оборудования химических веществ.
Элизабет М. Маршалл технический директор архива маркетингу Fluent Инк (Ливан, NH; телефон; (603) 643-26oo, факс: (603) 643-3967, E-почта: <A HREF = "mailto: етт @ fluent.com "> <emm@fluent.com />). Она была с Fluent более 10 лет. Она имеет обширный опыт в различных отраслях промышленности, уделяя особое внимание в химическом процессе и смешивания областях. Она имеет степень бакалавра по математике в Св. Лаврентия Univ. и степень доктора философии в области физики Дартмутского колледжа.
