Расчет распределения турбулентного течения в реакторах с радиальным подводом потока. Calculation of the turbulent flow in the radial reactor.
Keywords:
реактор, неподвижный зернистый слой, радиальный поток, RANS модель турбулентности, reactor, fixed granular layer, radial flow, RANS–model of turbulence.Abstract
Приводятся расчетные данные турбулентного потока в радиальных реакторах с неподвижным зернистым слоем. Расчет проводится с использованием RANS модели. Получены расчетные данные осредненных и турбулентных характеристик. Установлено, что поток в неподвижном зернистом слое вызывает генерацию кинетической энергии турбулентности и скорости ее диссипации. Оптимизационные расчеты позволили определить режимные параметры и конструктивные данные реактора для достижения равномерного распределения потока в неподвижном зернистом слое. Calculation data of the turbulent flow in the radial reactors with a fixed granular layer are presented. The calculation is performed using RANS. Calculation data of the averaged and turbulent characteristics are obtained. It is found that flow in the fixed granular layer causes the generation of kinetic energy of turbulence and velocity dissipation. Optimization calculations make it possible to determine the operating parameters and structural data of the reactor to achieve uniform flow distribution in a fixed granular bed.References
[1] Кирьянов Д.И., Смоликов М.Д., Пашков В.В., Проскура А.Г., Затолокина Е.В., Удрас И.Е., Белый А.С. Современное состояние процесса каталитического риформинга бензиновых фракций. Опыт производства и промышленной эксплуатации катализаторов риформинга серии ПР // Российский химический журнал. – 2007. – Т. LI, №4. – С. 60–68.
[2] Genkin V.S., Dil’man V.V., Sergeev S.P. The distribution of a gas stream over the height of a catalyst bed in a radial contact apparatus // Int. Chem. Eng. – 1973. – V.13. – P. 24-28.
[3] Bolton G. T., Hooper C. W., Mann R., Stitt E. H. Flow Distribution and Velocity
Measurement in a Radial Flow Fixed Bed Reactor Using Electrical Resistance Tomography // Chem. Eng. Science. – 2004. – V.59. – P. 1989-1997.
[4] Kareeri A., Zughbi H. D., Al-Ali H. H. Simulation of Flow in a Radial Flow Fixed Bed Reactor (RFBR) // Ind. Eng. Chem. Res. – 2006. – V. 45. – P. 2862-2874.
[5] Ochoa-Tapia J.A., Whitaker S. Momentum transfer at the boundary between a porous
medium and a homogeneous fluid I: theoretical development // Int. J. Heat and Mass Transfer. – 1995. – V.38. – P. 2635–2646.
[6] Chan H.C., Huang W.C., Leu J.M., Lai C.J. Macroscopic modeling of turbulent flow over a porous medium // Int. J. Heat and Fluid Flow. – 2007. – V. 28. – P. 1157–1166.
[7] Pedras M.H.J., de Lemos M.J.S. Macroscopic turbulence modeling for incompressible
flow through undeformable porous media // Int. J. Heat and Mass Transfer. – 2001. – V. 44, №6. – Р. 1081–1093.
[8] De Lemos M. S. J. Turbulence in Porous Media: Modeling and Applications. – Amsterdam : Elsevier, 2012. – 371 p.
[9] Nakayama A. and Kuwahara F. A Macroscopic Turbulence Model for Flow in a Porous Medium // ASME J. Fluids Eng. – 1999. – V. 121. – P. 427–433.
[10] Nakayama A., Kuwahara F. A general macroscopic turbulence model for flows in packed beds, channels, pipes and rod bundles // ASME J. Fluids Eng. – 2008. – V.130. – P.1–7.
[11] Guo B., Yu A., Wright B. and Zulli P. Simulation of Turbulent Flow in a Packed Bed // Chem. Eng. Technol. – 2006. – V. 29. – P. 596–603.
[12] Launder B.E., Sharma B.I. Application of the energy dissipation model of turbulence
to the calculation of flow near a spinning disk // Lett. Heat Mass Transfer. – 1974. – V.3. – P. 269–289.
[13] Slattaery J.C. Advanced Transport Phenomena. Cambridge: Cambridge University Press, 1999. – 709 p.
[14] Pope S.P. Turbulent Flows. Cambridge: Cambridge University Press, 2005. – 771p.
[15] Бэтчелор Дж. Введение в динамику жидкости. Пер. с англ. – М.: Мир, 1973. – 778с.
[16] Госмен А.Д., Пан В.И., Ранчел А.К., Сполдинг Д.В., Вольфштейн М. Численные методы течений вязкой жидкости. Пер. с англ. – М.: Мир, 1972. – 320 с.
[17] Роуч П. Вычислительная гидродинамика. Пер. с англ. – М.: Мир, 1980. – 616 с.
[18] Kuznetsov G.V., Sheremet M.A. Numerical simulation of turbulent natural convection in a rectangular enclosure having finite thickness walls // Int. J. Heat and Mass Transfer.
– 2010. – V.53 – P. 163–177.
[19] Самарский А.А. Теория разностных схем. – М.: Наука, 1977. – 653 c.
[2] Genkin V.S., Dil’man V.V., Sergeev S.P. The distribution of a gas stream over the height of a catalyst bed in a radial contact apparatus // Int. Chem. Eng. – 1973. – V.13. – P. 24-28.
[3] Bolton G. T., Hooper C. W., Mann R., Stitt E. H. Flow Distribution and Velocity
Measurement in a Radial Flow Fixed Bed Reactor Using Electrical Resistance Tomography // Chem. Eng. Science. – 2004. – V.59. – P. 1989-1997.
[4] Kareeri A., Zughbi H. D., Al-Ali H. H. Simulation of Flow in a Radial Flow Fixed Bed Reactor (RFBR) // Ind. Eng. Chem. Res. – 2006. – V. 45. – P. 2862-2874.
[5] Ochoa-Tapia J.A., Whitaker S. Momentum transfer at the boundary between a porous
medium and a homogeneous fluid I: theoretical development // Int. J. Heat and Mass Transfer. – 1995. – V.38. – P. 2635–2646.
[6] Chan H.C., Huang W.C., Leu J.M., Lai C.J. Macroscopic modeling of turbulent flow over a porous medium // Int. J. Heat and Fluid Flow. – 2007. – V. 28. – P. 1157–1166.
[7] Pedras M.H.J., de Lemos M.J.S. Macroscopic turbulence modeling for incompressible
flow through undeformable porous media // Int. J. Heat and Mass Transfer. – 2001. – V. 44, №6. – Р. 1081–1093.
[8] De Lemos M. S. J. Turbulence in Porous Media: Modeling and Applications. – Amsterdam : Elsevier, 2012. – 371 p.
[9] Nakayama A. and Kuwahara F. A Macroscopic Turbulence Model for Flow in a Porous Medium // ASME J. Fluids Eng. – 1999. – V. 121. – P. 427–433.
[10] Nakayama A., Kuwahara F. A general macroscopic turbulence model for flows in packed beds, channels, pipes and rod bundles // ASME J. Fluids Eng. – 2008. – V.130. – P.1–7.
[11] Guo B., Yu A., Wright B. and Zulli P. Simulation of Turbulent Flow in a Packed Bed // Chem. Eng. Technol. – 2006. – V. 29. – P. 596–603.
[12] Launder B.E., Sharma B.I. Application of the energy dissipation model of turbulence
to the calculation of flow near a spinning disk // Lett. Heat Mass Transfer. – 1974. – V.3. – P. 269–289.
[13] Slattaery J.C. Advanced Transport Phenomena. Cambridge: Cambridge University Press, 1999. – 709 p.
[14] Pope S.P. Turbulent Flows. Cambridge: Cambridge University Press, 2005. – 771p.
[15] Бэтчелор Дж. Введение в динамику жидкости. Пер. с англ. – М.: Мир, 1973. – 778с.
[16] Госмен А.Д., Пан В.И., Ранчел А.К., Сполдинг Д.В., Вольфштейн М. Численные методы течений вязкой жидкости. Пер. с англ. – М.: Мир, 1972. – 320 с.
[17] Роуч П. Вычислительная гидродинамика. Пер. с англ. – М.: Мир, 1980. – 616 с.
[18] Kuznetsov G.V., Sheremet M.A. Numerical simulation of turbulent natural convection in a rectangular enclosure having finite thickness walls // Int. J. Heat and Mass Transfer.
– 2010. – V.53 – P. 163–177.
[19] Самарский А.А. Теория разностных схем. – М.: Наука, 1977. – 653 c.
Downloads
Issue
Section
Mechanics, Mathematics, Computer Science
