液-液气引射器混合室最佳长度仿真研究

研究了应用于液-液气两相流引射器的特性,建立了引射器气液两相湍流流动的数学模型,进行了以液体为工作流体,同时抽吸气、液两相介质的二维全流段数值仿真。重点研究了不同混合室长度对引射器性能的影响,结果表明,当混合室长度lH=6d3(混合室直径)时,气液两相流体混合较为均匀且沿程损失较小,还可满足经济性要求,因此lH=6d3为最佳混合室长度尺寸,此时引射器中的流体具有明显的射流特征。     

滴流床加氢反应器内构件通过技术审查

由石油化工科学研究院，中国石化工程建设公司共同承担的”滴流床加氢反应器内构件——新型气液分配器和冷氢箱的研究”项目完成了中国石化科技开发合同规定的任务，于近日通过了中国石油化工股份有限公司科技开发部组织的技术审查。通过优化气液分配器以及冷氢箱的结构和关键尺寸，开发了三种适合不同气速场合的新型气液分配器和三种新型冷氢箱结构，大大改善了液体分配的均匀性和流体混合的均匀性。所开发的分配器和冷氢箱具有一定的创新性，具有自主知识产权。     

柱状气液旋流器的入口形式优化

柱状气液旋流分离器由圆筒、进口管(入口)、上部溢流口(出气管)、下部底流口(排液管)组成.入口管为整个旋流分离提供旋转动力,并决定了混合相的气液分布以及混合相进入柱状气液旋流分离器最初的切向速度.针对柱状旋流器的入口形式进行了数值模拟研究,模拟结果表明,入口倾角为30°,入口布置于0.08 L位置,采用矩形喷嘴及单入口形式将保证柱状气液旋流器具有最优的分离效果.     

FCC进料雾化喷嘴结构对内部流场及混合特性的影响

采用CFD方法,基于欧拉-欧拉方法的mixture多相流模型,对一种内混式催化裂化进料雾化喷嘴的内流场进行数值模拟,研究喷嘴内部气液两相流场的分布状况及其混合特性。为提高喷嘴的雾化效果,对喷嘴的结构进行内置螺旋的改进。对比结构改进前后的模拟结果表明：原结构喷嘴内气液两相分布较集中,且流体的切向速度几乎为零,这使喷嘴的雾化效果下降,喷雾范围受限,不利于原料油与提升管内催化剂的接触;螺旋结构可使流体在混合腔高速旋转,使流体获得切向速度,最大切向速度可达18.49 m/s,增加气液两相流的湍流强度,有效提高流体平均速度,对提高喷嘴的雾化性能有促进作用。     

固定床反应器内构件-喷射型分配器的结构优化

采用欧拉两相流模型和标准的k-ε湍流模型,对一种喷射型分配器进行了数值模拟,在此基础上探讨了气相入口结构、液相入口数量、出口喷嘴直径等对分配器不均匀度和压力降等性能的影响,进而优化了分配器结构。研究结果表明,改进型分配器气相入口形式为朝向同侧的2孔,液相入口个数为4个,出口喷嘴直径为12 mm,分配器下方200 mm的液相分布不均匀度为0.170 2,与基本构型分配器相比降低了3.46%,可在一定程度上改善分布效果;压力降与基本构型分配器的压力降相近。     

螺旋入口构件对立式分离器分离性能影响的数值模拟

立式分离器的入口构件同时具有降低入口流体对内部流动的不利影响和促进入口流体初步分离的作用。设计了2种螺旋入口构件,应用FLUENT软件的欧拉多相流模型及k-ε湍流模型,分析了不同操作条件及结构形式下立式分离器内气-液两相流动的特点与分离特性。研究结果表明,加入螺旋入口构件的立式分离器可进一步分离粒径较小的油滴,可在入口流量大的工况下依旧保持较高的分离效率;单层、双层螺旋入口构件均可提高分离效率,两者效果差距不大,但单层螺旋结构更为简单和紧凑。     

混合器在多相流计量和标定装置中的应用

为了减小或避免速度差,通常在多相介质混合处采用设置两相或三相混合器的方法,使得各单相介质流经混合器后多相介质混合均匀、流动稳定,以便较准确的对多相流进行计量和标定。混合器可以分为两大类,一类为气液或油水两相混合器,另一类为油气水三相混合器。在多相流量计入口所用的两相或三相混合器主要以混合作用为主,它对于减少气、液两相流的速度滑差,提高流动稳定性和计量准确度十分重要。在多相测试标定装置中所用的两相或三相混合器具有混合和混流作用,它可确保三相介质流动平稳或混合均匀,对于缩短流动发展直管段长度,尽快得到充分发展的速度分布及减少气、液两相流的速度滑差, 提高流型稳定性具有重要意义。     

3.2 Mt/a连续重整装置混合进料换热器更换

介绍了某公司芳烃项目3.2 Mt/a连续重整装置混合进料换热器更换为缠绕管式换热器的运行情况。结合板壳式换热器和缠绕管式的结构特点,对更换前后运行参数进行对比分析发现,缠绕管式换热器在此处表现出热端温差低、管壳程压力降低、管壳程流体分布均匀等较优良的特性,消除了壳程出口压力的脉冲波动,实现了重整反应氢油比以及重整临氢系统压力降的大幅降低,节能降耗效果显著。     

射流式水粉混合器数值模拟分析与结构优化

针对国内分散溶解装置存在的水粉混合工作性能不理想,无法使聚合物干粉与水充分接触润湿等不足,采用CFD程序中的欧拉两相流模型对射流式水粉混合器进行数值模拟,得到流体压力分布云图和紊流强度云图,并在模拟的基础上对水嘴直径进行优化。模拟结果表明,混合的紊流强度最大值出现在水嘴附近,水嘴出口直径15mm入口形式是一种较好的入口结构形式,采用这种入口结构可以获得较大的紊流强度,从而获得较好的混合效果。     

并联立式换热器偏流问题的处理

上海石油化工股份有限公司芳烃厂芳烃联合装置改造开工过程中两台并联的立式换热器存在偏流问题 ,分析了偏流问题发生的原因 ,提出了改造方案 ,即 :缩小换热器的管程分配器筛板的孔径 ;管程进料管内增设气液混合器 ;两台立式换热器壳程出口物流经各自管道分别进产物分离器。改造取得了很好的效果     

气液两相流通过管壁小孔分配特性的试验研究

以开有小孔的管壁为研究对象,对层流下气液两相流通过管壁小孔的分配特性进行了理论分析和试验研究。结果表明,气液两相流通过管壁小孔的流动存在一临界高度hb,如果小孔入口与气液界面之间的距离h大于该临界高度,将不会发生夹带现象,临界高度hb主要取决于小孔两侧的压差;对于小孔分别位于气相集中区或液相集中区的分配器,进入分流回路的分流体为单相气体或单相液体或质量含气率为固定常数的两相流体;对4孔分配器,进入小孔的气液含量与孔的位置以及管内气液相分布有关,气液相分流系数受主管流型波动影响较大。     

加氢反应器分配器数值模拟与结构优化

采用Fluent软件对加氢反应器中单个泡罩分配器的流体力学性能进行模拟,以BL型气液分配器为基础构型,通过改进其下降管和碎流板结构进行结构优化。结果表明,改进的气液分配器构型与原BL型气液分配器相比,喷洒面积增大255%,不均匀度减小30.19%,压降增大73.63%,综合性能优于原BL型气液分配器。     

LYHC-Ⅰ型入口扩散器数值模拟

将CFX数值模拟软件应用于LYHC-Ⅰ型入口扩散器气-液两相流数值模拟。几何建模采用SolidWorks、ICEMCFD协同进行,两相流物理模型采用SST模型,计算得到了该结构内非稳态的三维流场、液相分布等特征参数的分布特性,研究结果可为该结构的进一步改进和优化设计提供参考依据。     

折流杆换热器壳程流场和温度场的数值模拟及场协同分析

在PHOENICS-3.5.1程序的基础上,引入多孔介质模型,用体积多孔度、表面渗透度和各向异性的分布阻力来处理换热器内的管束,用分布热源考虑管侧流体对壳侧流体的影响,对折流杆换热器的壳程流场和温度场进行了数值模拟,并对其温度梯度与速度矢量的夹角进行了计算。结果表明,采用换热器三维流动计算模型和kε-湍流模型能较好地模拟折流杆换热器壳侧内的流场分布。通过数值模拟可直观地了解换热器壳侧内流体的流动状态,确定流动的高、低速区。除出、入口外,换热器的场协同效果较好。     

新型高气液比混合器携气机理研究

新型高气液比混合器能解决电潜泵系统在高含气井中的气锁问题,为探究其工作机理,采用欧拉模型和气泡数平衡模型对混合器内气液两相流动进行了数值模拟,模拟了混合器内气泡的直径及流场压力和含气率的分布。模拟结果表明:叶轮出口高压液体通过混合器轮盘圆孔,回流至叶片非工作面最低压力区,与叶轮流道内正常流动流体形成交叉流,从而在该区域产生较为强烈的剪切摩擦,撕碎此处聚集的大尺度气泡;高气液比介质经过混合器多级混合后,气泡直径逐级减小,气相分布逐渐趋于均匀。研究结果可为后续建立混合器设计理论提供依据。     

加氢反应器气液分配器数值模拟与结构优化

采用Fluent软件对加氢反应器中单个泡罩分配器的流体力学性能进行模拟,以BL型气液分配器为基础构型,通过改进其下降管和碎流板结构进行结构优化。结果表明,改进的气液分配器构型与原BL型气液分配器相比,喷洒面积增大255%,不均匀度减小30.19%,压降增大73.63%,综合性能优于原BL型气液分配器。     

液相非均相混合过程技术研究进展

混合能够强化物质的传质、传热过程,液体因为良好的流动性成为最常用的混合介质,与液体相关的气-液、液-固、液-液等液相非均相混合过程因而得到了广泛的关注,成为混合技术研究的主要方向之一。结合技术文献资料,列举了常见混合设备的结构特点和应用场合,结构参数、流体物性等参数对混合传质的影响,试验和数值模拟研究的概况,综述了气-液、液-固、液-液混合技术研究的对象、目标、方式、方法、技术手段以及取得的阶段性研究成果。     

基于CFX的水平管等径三通失效分析数值模拟

应用计算流体动力学（CFD）方法及CFX软件,建立水平管等径三通中的流体湍流和冲蚀数学模型。考虑等径三通近壁面处湍流的衰减,设定流动介质的气相为连续相,液相为离散相,边界条件设定为质量入口和压力出口组合,其中进口为气液两相质量流量和体积分数,出口为截面平均静压。采用稳态模拟和有限体积法对充分发展的气液两相流管内流动进行数值模拟,经过计算得到流动介质的速度流线、速度矢量及气液分布。其中,气相速度最大为21．2m／s,液相速度最大为13．4m／s;流速增大时,气液两相流的壁面切应力相应增大,气相最大切应力为36．87Pa,液相最大切应力为68．24Pa。剪切力破坏管壁腐蚀产物膜,加剧腐蚀产物膜的脱落。综合各因素解释等径三通冲蚀磨损的原因,同时结合失效样品壁厚检测结果,论证气液两相流对水平管等径三通冲蚀磨损的失效规律。     

LYHC—I型入口扩散器数值模拟

将CFX数值模拟软件应用于LYHC—I型入口扩散器气一液两相流数值模拟。几何建模采用SolidWorks、ICEMCFD协同进行，两相流物理模型采用SST模型，计算得到了该结构内非稳态的三维流场、液相分布等特征参数的分布特性，研究结果可为该结构的进一步改进和优化设计提供参考依据。     

柱状气液分离器入口结构数值模拟及试验研究

入口结构决定着进入柱状气液旋流分离器的气-液分布及初始切向入口速度大小。对4种入口结构形式的柱状气液旋流分离器(GLCC)的分离性能进行了数值模拟和试验研究,并将模拟结果与试验结果进行对比。模拟时考虑了入口结构形式、气体体积分数和压力降对GLCC分离性能的影响。分析结果表明,入口结构对GLCC内部气液分布具有决定性作用,具有明显压力梯度的入口结构有助于改善旋流腔内气液分布;渐缩截面型入口有助于GLCC内部形成0速度分界面,0速度分界面的形成有利于降低GLCC溢流口的气体含液量,减少短路流,提高GLCC的综合分离性能。