旋流喷嘴内部流场的数值模拟和实验研究

为了揭示旋流喷嘴内部流动机理,有效预测其外部雾化特性,采用VOF多相流模型和RNG κ-ε湍流模型对旋流喷嘴内部的气液两相流动进行了数值模拟.通过对喷嘴结构进行合理的网格划分和特殊边界条件设置,计算了喷嘴内部的速度场、压力场和空气芯的形状尺寸.分别通过激光测速仪和高速摄像仪测量出口速度、空气芯的直径和雾化半锥角,对计算结果进行了验证.结果表明,旋流喷嘴内部流动为Rankine涡结构,其雾化特性如雾化角和液膜厚度等可以通过分析出口处流场得到.     

柱状螺旋导叶旋流分离器分离特性数值模拟

针对深水生产油气海底混相输送的局限性,设计了柱状螺旋导叶旋流气液分离器,采用RNG k-ε湍流模型与mixture多相流模型对分离器流场及相分布进行了模拟分析,考察了螺距、螺旋圈数等结构参数对相分布及静压分布的影响。结果表明:螺旋通道可以保证油气混相在流动过程中形成明显的气液分离界面,溢流孔有助于分离的气相及时从集气管中排出;螺距的大小是控制旋流强度的关键参数,螺距越小,旋流场越强,相应的能耗也越大;螺旋圈数的增多有利于气液两相充分进行旋流分离;所设计分离器在较大的气液比范围内都具有较好的分离效果。     

德士古气化炉激冷室下降管内气液传热传质过程研究

采用VOF多相流模型建立德士古气化炉激冷室下降管内气液两相直接接触热质传递的二维数学模型。模型考虑了合成气内部组分扩散,表面张力作用和辐射热传递。同时进行了实验研究以验证模拟结果,数值预测的温度分布与实验吻合良好。采用所建立的模型预测了水蒸气浓度分布和有无相变时降膜流动流型。     

RH精炼系统气液两相旋流现象的研究

在RH真空精炼过程中,钢液循环流量直接影响真空精炼效率.目前,高性能钢种的精炼过程面临着循环流量低,去除夹杂物不彻底等一系列问题.本文在RH真空脱气装置的水模型上升管处施加旋流以提高系统的精炼效率,通过水模型试验,比较有旋流和无旋流上升管中气液两相流体流动现象的差别.利用超声波流量计测量系统的循环流量,利用摄像机记录气液两相流动状态.结果表明,与无旋流情况相比,施加旋流后循环流量显著加大.由于离心力作用,密度小于液体的气泡和夹杂物同时积聚在管道中心区域,从而使气泡与杂质物碰撞合并的机会大大增加;同时还能够避免气泡吸附在管壁上,提高了RH真空精炼装置的寿命.     

旋流器固-液分离的数值模拟

为研究旋流器固-液分离性能,采用欧拉模型与离散相模型相结合的方法,对旋流器内部流场特征和分离效率进行数值计算。结果表明:砂粒粒径大于10 μm时主要分布在外旋流场;入口流量为9 m³/h时,旋流器的分离效率最大;砂粒粒径>30 μm时,旋流器分离效率趋近于100%,粒径为40 μm时分离效率达到最大为97.5%;砂粒浓度由1 g/m³增至8 g/m³时,粒径为10 μm的砂粒分离效率增加了9.7%,砂粒浓度为10 g/m³时,旋流器分离效率下降。通过数值计算得到了旋流器的最优工况。     

采出液黏度对液-液分离旋流器性能的影响

为了考察产出液黏度变化对井下油水分离性能的影响规律,基于计算流体动力学(Computational fluid dynamics,CFD)专业软件fluent,采用精细雷诺应力模型(Reynolds stress model,RSM),深入分析采出液不同黏度条件下对Martin-Thew型液-液旋流器内部流场的油相集中度、动压分布、切线速度和湍动能分布等多方面的影响规律。结果表明:采出液黏度变化对旋流器性能影响较大,黏度由1mPa·s增加到15mPa·s,旋流器油相的集中度、动压和切线速度逐渐减小,湍动能逐渐增加,且分离效率由91.2%下降到17.5%,此时旋流器分离能力比较差。     

水力旋流器流场径向速度分布规律研究

水力旋流器内部流体径向速度对其内部颗粒的径向运移有着重要的影响,它是固体颗粒径向运移受到阻力的重要原因,直接影响水力旋流器的最小分离粒度.针对水力旋流器内部流体径向速度分布规律基本上是沿旋流器半径成反比的观点,通过合理选择湍流模型,对水力流器内部流场进行数值模拟,得出旋流器径向速度的分布规律基本上是速度值沿着半径向里先逐渐增加,然后又逐渐降低,在气液界面处基本为零,并对这两种结论从理论上做了对比分析,认为标准k-ε湍流模型和Boussinesq假设均不适合水力旋流器流场.     

油水旋流分离器数值模拟优化研究

采用计算流体动力学（CFD）软件中的雷诺应力模型（RSM）对油水分离旋流器内部流场进行了数值模拟,研究发现采出液在进口处的相互流动干扰对油水分离效果有重要影响,据此提出了一种新型结构——带有空间阿基米德螺旋线进口流道和导流螺旋的油水旋流分离器。进一步的优化设计和性能试验表明：空间阿基米德螺旋线进口流道和导流螺旋实现了平滑过渡,从而得到较稳定的流场和较高的分离效率。     

旋风汽水分离器内液滴轨迹模拟研究

旋风分离器内部汽水两相流场是非常复杂的三维强旋转湍流流动,液滴运动非常复杂,且带有很大的随机性,因此很难通过解析的方法预报内部流动状况。使用fluent软件,运用计算流体力学的方法对旋风分离器内部的液滴流动进行了数值仿真研究。结果表明,小粒径液滴与较大的粒径的液滴相比,由相同位置进入,其运动轨迹有所不同。小粒径液滴受气流脉动影响和受大粒径液滴的携带作用较为显著,对分离性能的影响较大。所以,液滴粒径越大,分离效率越高。     

旋风汽水分离器内液滴轨迹模拟研究

旋风分离器内部汽水两相流场是非常复杂的三维强旋转湍流流动,液滴运动非常复杂,且带有很大的随机性,因此很难通过解析的方法预报内部流动状况。使用fluent软件,运用计算流体力学的方法对旋风分离器内部的液滴流动进行了数值仿真研究。结果表明,小粒径液滴与较大的粒径的液滴相比,由相同位置进入,其运动轨迹有所不同。小粒径液滴受气流脉动影响和受大粒径液滴的携带作用较为显著,对分离性能的影响较大。所以,液滴粒径越大,分离效率越高。     

Fluid Flow Behavior of Liquid in Cylindrical Vessels Stirred by One or Two Air Jets

Based on the two-phase model (Eulerian-Eulerian model), the three dimensional fluid flow in water and that liquid steel systems stirred by one or two multiple gas jets are simulated. In the Eulerian-Eulerian two-phase model, the gas and the liquid phase are considered to be two different continuous fluids interacting with each other through the finite inter-phase areas. The exchange between the phases is represented by source terms in conversation equations. Turbulence is assumed to be a property of the liquid phase. A new turbulence modification - model is introduced to consider the bubbles movement contribution to and . The dispersion of phases due to turbulence is represented by introducing a diffusion term in mass conservation equation. The mathematical simulation agrees well with the experiment results. The study results indicate that the distance of two nozzles has big effect on fluid flow behavior in the vessel. Using two gas injection nozzles at the half radii of one diameter of the bottom generates a much better mixing than with one nozzle under the condition of the same total gas flow rate.     

连铸结晶器气泡粒径影响因素的水模型实验研究

为了研究连铸结晶器内气泡的分布规律及影响因素,利用水模型实验研究了板坯连铸结晶器内的气液两相流动,并采用图像分析软件分析了不同吹气口、水流量、吹气量、插入深度和水口倾角对结晶器内气泡粒径的概率分布和平均粒径的影响．结果表明：气泡的平均粒径随吹气口孔径、吹气量和水口倾角的增大而增大,随着水流量的增大而减小．发现不同吹气口、水流量和吹气量对气泡粒径的概率分布及平均粒径的影响较大,插入深度和水口倾角的影响较小．     

折流式旋转床液相耗能的研究

以空气-水为物系，对转子直径为φ600mm，厚度为80mm的折流式旋转床进行了液相耗能的研究，并提出了其计算模型．实验结果表明，折流式旋转床的液相耗能随液体流量线性增加，与转速成平方的关系增加，但随气体流量缓慢增加．模型计算值与实验值吻合得较好，平均相对误差为6．8％，可用于折流式旋转床工业应用的设计计算．     

多级搅拌塔气液液系统中液液传质性能的研究

在内径为54mm,级数为16级的多级搅拌塔中,研究了空气-水-煤油流动系统中的液液传质特性,讨论了搅拌转速、水相流速、气体流速、有机相流速对乙酸由分散有机相向连续水相的液液传质系数的影响,利用扩散模型对实验数据进行了处理和拟合。结果表明,在有充分搅拌或气体流动时,多级搅拌塔内液液两相浓度均可视为连续变化,其浓度剖面可以用扩散模型进行拟合。     

气-液-固三相流化床冷态实验

以氮气为气相、蒸馏水为液相、铜粉为固相构建了的气-液-固三相流化床冷态实验装置,流化床反应器内径为50 mm、高为500 mm.采用Hilbert-Huang Transform分析了布风板上表面处压力脉动信号,考察了布风板压差和床内两固定测点间压差随气体流速的变化关系,使用降速法得到了气-液-固三相流化床的最小流化速度,并通过同步图像采集验证了该最小流化速度.结果表明:气体流速为14.85 mm/s时,固体颗粒之间碰撞剧烈,气、液、固三相混合均匀;随着气体流速的增加,两固定测点间压降呈现先降低,后增加,最后又降低的变化趋势;气-液-固三相流化床的最小流化速度约为17.4 mm/s.     

垂直上升气液两相弹状流液弹空隙度研究

目的建立垂直上升气液两相弹状流液弹空隙度模型．方法通过考虑Ｔａｙｌｏｒ气泡与尾随液弹之间的气体交换建立垂直上升气液两相弹状流液弹空隙度模型;用实验来验证和评价模型的正确性．结果模型计算结果与本文实验数据及其它相关数据进行了比较,两者符合较好,模型计算值与实验数据的误差在±２０％以内．结论推荐的模型可以准确地预测垂直上升气液两相弹状流液弹空隙度．     

某组合分离器内部流动的数值计算

结合某石油化工系统中新型组合分离器的优化设计,针对其分离元件的最优组合工况,基于CFD方法,对分离器内部的气、液两相流动进行了数值计算,分析了分离器内部气液分离的过程和分离效率,并与试验结果进行对比,表明该新型组合式分离器分离效率较高（〉99．7％）,设计比较合理,能有效脱除天然气中的液相成分。     

外环流气提式反应器液体局部动力学的实验研究和数值模拟

在外环流气提式气液反应器内,分别以空气和质量分数5%羧甲基纤维素(CMC)水溶液为气相和液相,对液相局部动力学进行了系统研究。应用电极示踪测试技术(ETM)测定了下降段液体速度;应用计算流体力学软件FLUENT 6.0对上升段的液体湍动能和湍动能耗散率进行了模拟计算。模拟结果表明:气体分布器对液体湍动能和湍动能耗散率有较大影响,液体湍动能和湍动能耗散率随表观气速的增大均增大,且液体湍动能呈现出较对称的波动模式。在低气速下,局部液体速率的模拟结果与实验数据吻合良好。     

Theoretical model for removal of volatile organic compound (VOC) air pollutant in trickling biofilter

Low concentration VOC waste gas and effluvial gas, emitted from the organic chemical plant, coal chemical plant, latex regeneration plant, paint spray booth, etc., have greatly polluted the at-mosphere and harmed people抯 health. The recovery of low concentration VOC waste gas is val-ueless and its treatment is very difficult and expensive. Therefore, the treatment of VOC waste gas is one of the difficult problems in environmental protection. The biological treatment technology of VOC was…     

射流搅拌发酵罐中循环液量气含率和气泡直径的研究

本文测定了射流搅拌发酵罐中自由射流气泡区的气含率、气泡直径和液体循环量。研究了混合器、喷嘴尺寸、气速、清液层高度、液体粘度、表面张力对自由射流气泡区的液体循环量、气含率、气泡直径的影响。由理论分析及实验数据获得了液体循环量、气含率、气泡直径的的关联式。模型关联式与实验值吻合良好。