热管搅拌反应釜内综合性能的数值模拟.pdf

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1、化工进展2014年第33卷第9期CHEMICALINDUSTRYANDENGINEERINGPROGRESS·2273·热管搅拌反应釜内综合性能的数值模拟曹海亮，陈猛，贾宝光(郑州大学化工与能源学院，河南郑州450001)摘要：将热管技术应用于高放热搅拌反应釜，用椭圆截面热管代替矩形挡板。以糖精钠生产中酰胺4e~x-序中的反应为依托，设计出新型热管搅拌釜。基于ANSYS中Fluent模块，编写热量源项用户自定义函数(UDF)，以表征搅拌过程中釜内液体实际散热状况，采用数值模拟的方法，综合考察3个结构参数和搅拌转速对釜内最优温度持续

2、时间、搅拌混合均匀时间等性能参数的影响。搅拌转速对釜内性能影响的权重远大于3个结构参数，就最优温度持续时间而言，搅拌器安装角度>热管中心线到釜壁距离>搅拌器下层桨到釜底距离；就搅拌混合均匀时间而言，搅拌器下层桨到釜底距离>搅拌器安装角度>热管中心线到釜壁距离。同时模拟出单个因素对搅拌釜性能的影响，并分别优选出热管中心线到釜壁距离为85ram，搅拌器下层桨到釜底距离为340mm，搅拌器安装角为0。，搅拌转速为240r／min。关键词：反应釜；热管；数值模拟；最优温度；混合中图分类号：TQ027．2；TQ018文献标志码：A文章编号：

3、1000—6613(2014)09—2273—07DoI：l0．3969~．issn．1000—6613．2014．09．007NumericalsimulationoftheoverallperformancesintheheatpipeagitatedreactionvesselCAOHailiang，CHENMeng，JIABaoguang(SchoolofChemicalEngineeringandEnergy，ZhengzhouUniversity，Zhengzhou450001，Henan，China)Abstract

4、：Thisresearchappliedtheheatpipetechnologyinthehighlyexothermicagitatedreactorandreplacedtherectanglebafleswerewithellipticalheatpipes．Anewstructuralheatpipeagitatedvesselwasdesignedbasedontheamidereactionintheproductionofthesaccharinsodium．UsingFluentmoduleinANSYStheU

5、serDefinedFunction(UDF)wasobtainedtoexpresstheactualheatdissipationofthereactedliquids．Numericalsimulationanalyzedthreestructureparametersandtherotorspeedcomprehensively，inordertoevaluatetheeffectsofthesefactorsontheoptimaltemperaturedurationtime，mixinguniformitytimea

6、ndotherperformanceparameters．Theresultsshowedthattherotorspeedhadconsiderablygreatimpactsontheperformanceparametersofthestirredtank．Theinstallingangleofthestirrerhadthegreatestimpactsontheoptimaltemperaturedurationtime；thedistancebetweenthe1owerbladeandthereactorbotto

7、mhadgreatestimpactsonthemixinguniformitytime．Theimpactsofeachfactoronthestirerperformanceswerealsoanalyzedthroughthenumericalsimulation．Theoptimalconditionswere：135mmforthedistancebetweentheheatpipecenterlineandthereactorwall，340mmforthedistancebetweenthelowerbladeand

8、thereactorbottom，0。fortheinstallingangleofthestirer,and240r／minfortherotorspeed．Keywords：reactor；heatpipes；numericalsimulati