本文首次提出并构思了一种新型热管化学反应器——蛇形回路热管化学反应器,应用于甲基叔丁基醚(Methyl Tertiary Butyl Ether,MTBE)生产装置中。蛇形回路热管化学反应器是建立在利用回路热管技术控制化学反应器内部床层温度的基础上的,是根据工程应用需要而对热管化学反应器的创新,也是对热管化学反应器向新的应用领域的推广。 本文的研究内容为基础试验研究,主要分为以下三个部分:第一部分为蛇形回路热管蒸发段管内两相流的可视化研究;第二部分为蛇形回路热管在化学反应器内的蒸发段管外换热性能研究;第三部分为热管化学器内部床层温度场数值模拟与试验研究。 通过对蛇形回路热管的蒸发段管内两相流可视化研究,得出了其管内两相流流型基本符合水平直管的两相流流型,主要有单相流、泡状流、柱塞状流和分层流,不同的仅仅是流型的发生位置有所差异。同时,通过对不同结构的蛇形蒸发段可视化研究得出了稍微改变蛇形管水平段的倾角有利于改善整个蛇形回路热管的启动性能的事实。由此,对构思的热管化学反应器中的蛇形回路热管结构进行了改进。 通过对蛇形回路热管埋在化学反应器内多孔介质床层中的蒸发段管外换热性能的理论分析和实验研究,得出了一定条件下的管外换热关联式,它为下一步热管化学反应器的传热分析和工程应用奠定了基础。 通过运用FLUENT软件对热管化学反应器内部床层温度场进行了数值模拟研究,然后与实验室及工厂实际应用的温度场进行了比较,最后得出应用蛇形回路热管后基本能够满足化学反应的移热要求。 通过以上的研究,最终在实践上证明了蛇形回路热管化学反应器应用于MTBE生产装置的可行性。