氧气—乙烯射流混合器的CFD模拟与优化设计
氧化过程在化学工业中应用非常广泛，例如，醋酸乙烯和环氧乙烷的生产过程中，就存在乙烯和氧气的混合过程。因为乙烯和氧气的混合易燃易爆，实际比较简单的气体混合设备因关系到生产安全性问题，变得非常重要，有时还成为核心问题和技术关键。
本研究以典型的工业化射流氧气-乙烯混合器为研究对象，按1/2缩小建立了混合器的试验模型和流程，测出了模型混合器内的混合气体浓度场，测试结果与CFD技术的数值预测值进行了比较，相对误差基本在10％以内，表明本研究中采用的CFD技术在分析射流气体混合时是可靠的。以类似的数学模型、计算方法、控制精度等，根据工业化用氧气混合器装置的实际几何结构和操作参数，对混合器内气体混合特性进行数值模拟预测研究，分析了不同径向断面、中心剖面上的速度、氧气浓度和温度分布等规律，探讨了混合器长度和循环气处理量对混合特性、混合效率的影响，研究结果表明：靠循环气进口的一边，存在明显的回流区，回流区面积上约占断面总面积的1/5左右，最大的回流速度为7.41m/s；现用混合器混合后的氧气浓度的分布在断面上不均匀，出口断面附近的氧气浓度最高为值14.42％，最低值是3.024％左右。由于回流区的存在和混合不均匀，易引起爆炸危险，并且降低了混合器能混合的最大氧气含量。本研究通过对三种设想结构的新型混合器的进行了模拟研究分析，结果表明：循环气通道完全对称时，混合效果的综合性能是最好，模型试验实测结果与理论预测完全一致，本研究认为，可以作为替代装置。
氧气-乙烯混合器;燃气混合安全性;优化设计;CFD技术
南京工业大学
硕士
材料学
叶旭初
2007
中文
TQ051.71
57
2012-09-03（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）