被动式除雾器内液滴团聚气液分离的数值模拟

针对脱硫塔后烟气中携带着大量水汽问题,本文采用数值模拟的方法,对除雾器内部流场流动及液体分布与团聚情况进行研究。采用Solidworks软件,建立叶轮除雾器单元管的三维模型,对新型的被动式叶轮除雾器一个单元管的三维模型进行两相流数值模拟。同时,为了更好地模拟实际流动,选用准确的湍流模型k-ε模型、群体平衡模型(population banlance model,PBM)和6DOF模型,并选择SAMPLE算法。模拟结果表明,烟气经过除雾器时,叶片区域存在强烈湍流耗散,液滴被旋转气流抛向壁面,从而实现液滴团聚和气液分离;除雾器内对流体切向速度、液滴颗粒的团聚等作用都优于固定式叶片,且液滴粒径较小时更易团聚,除雾器单元管内除雾效率随流速增加而提高。该研究为优化除雾器结构提供了理论依据。     

气液分离闪蒸撬折流板分离特性试验

在天然气开采过程中,液态水沉积会对输气管线产生严重威胁,故气液分离设备在天然气集气系统中有着广泛应用。折流板作为气液分离闪蒸撬分液侧中重要的分离元件,为研究其分离特性,搭建了折流板分离特性研究的试验平台,针对不同型式的折流板设计了正交试验,以折流板分离效率和压降为试验指标,通过分析常温时多工况下分液侧内部构件对分离性能的影响规律,确定主要影响因素及最佳组合方案。研究结果表明,对于分离效率指标而言,选用折流板型式为水平梯形或蜂窝型、导流板结构参数为180/102/105或120/102/105、液气比为2.083‰~2.917‰、连通管状态为关闭时,分离效率较高;同时,折流板型式是影响分离效率的重要因素。对于折流板压降指标而言,选用折流板型式为蜂窝型或垂直梯形、导流板结构参数为180/102/105或120/102/105、液气比为3.750‰~4.583‰、连通管状态为关闭时,整个气液分离过程中的压降较小;同时,上述4种因素对于压降影响均不显著。     

流线型两通道带钩波纹板除雾器结构优化的数值模拟

为提高除雾器的除雾效率,在流线型波纹板除雾器的基础上,进行了一些了的优化改型,添加一个钩板以及挡板。采用数值模拟的方法,对三种模型进行了60种工况的模拟,研究表明:YW型和YY型除雾器能够较大程度的提高除雾效率,尤其是在低流速、小粒径的工况。但是由于YW型、YY型的钩板和挡板的存在,局部阻力产生局部损失时压降较WW型的大。     

筛孔塔板气液两相流流场的数值模拟

考虑了气液两相间的曳力、虚拟质量力和升力,采用Eulerian两相流模型,使用CFD商用软件STAR-CD v3.26数值计算了直径0.3m精馏塔板气液两相流流场。模拟计算选用清液层高度作为衡量非稳态流场收敛判别标准。在不同空塔气速下,对比了清液层高度的计算值和文献报道的实验值,二者吻合较好。可以看出CFD模型可以较为准确的描述筛孔塔板上瞬时气液两相流场。模拟结果表明,塔板上液体流场可分为主流区、回流区和反混区,回流区面积随清液层高度增加而减小,塔板上气液两相存在着显著的动量传递现象。     

某静态混合器内气液两相流动及压降特性数值模拟

以某型静态混合器为研究对象,运用CFD软件ANSYS CFX,借助欧拉–拉格朗日方法,在SST湍流模型下进行气液混合性能分析,得到内部流场的流动与压降规律。研究结果表明:气液两相流流经孔盘通孔,强化流体间的相互作用,对气液的混合具有促进作用;随着雷诺数的增加,气液两相流流经混合器的压降呈明显增大趋势,且混合器中局部压降与元件数成正比,当雷诺数大于2.6×105时,两相流在混合器中压降更加显著。     

气液并流通过波纹筛板填料的流体力学性能

脉冲流是堆叠筛板填料中的一种特殊流型，因其具有较高的传质传热效率而受到关注。本文从强化气液相互作用、扩展脉冲流操作区域的角度提出波纹筛板填料，并通过实验研究了三种规格波纹板填料中的两相流压降特性和脉冲流行为。结果表明，与普通筛板填料相比，波纹板填料中脉冲流的操作范围显著扩展、脉冲流强度也同时增强；突出特点是，脉冲流的出现有一起始液量，且该起始液量随着孔径的减小而减小，筛孔较大的两种波纹板填料中出现脉冲流的起始液量相较于普通筛板显著降低，三种波纹筛板脉冲流操作区域的上限气量均显著提高。波纹板填料中两相流压降的变化以及操作参数、孔径及开孔率等结构参数的影响规律类似于普通筛板填料，两相流压降随着气、液流量的增加而增大，随着板数的增加呈线性增加关系；筛板孔径和填料开孔率的减小都导致压降的增加，二者影响的显著性是相对的且与两相流量有关；由于流动不规则性增强，波纹板单板压降同比高于普通筛板。综合实验数据，提出了波纹筛板填料的干、湿板阻力系数关联式和脉冲流操作区域的上、下限气、液相雷诺数关联式，其预测值与实验结果相对偏差均在15%以内，可供波纹板堆叠填料的应用设计参考。     

径向直叶片湿式风机内气固两相流的数值模拟

利用FLUENT软件中离散相模型(DPM)和混合模型对径向直叶片湿式风机内部三维两相流场进行模拟.分析风机内部的气固二相的浓度、体积分数、速度矢量和压力等参数的分布,比较两模型在此次模拟中的优缺点.模拟结果表明,在入口粉尘浓度很低的情况下,固相颗粒的浓度分布与气流流向大致相符.DPM模型颗粒相浓分布和混合模型颗粒相体积分数分布的趋势基本一致.DPM模型在反映浓度局部分布时更加精确,而混合模型在描述整个流场的浓度分布时更加完整.模拟结果对径向直叶片湿式风机气、液、固三相流场和除尘机理的研究有指导意义.     

空气雾化硫磺喷枪的数值模拟

将空气雾化和机械雾化相结合,对硫磺喷枪进行改进.在Fluent软件环境下,基于气、液两相流模型进行了计算流体力学数值模拟.进口处以液硫、空气的实际速度为基准,出口处采用压力出口,焚硫炉内壁面选用标准无滑移壁面并假设其绝热,以简化焚硫炉内气液边界条件.以k-epsilon湍流模型为计算模型,采用压力-速度耦合方程求解,并选用压力修正算法.结果表明,在喷枪四周输入一定速度的空气后,喷枪附近形成一个涡流负压区,加速液硫向四周扩算,可增大雾化角及雾化行程,均匀雾滴分布.以某焚硫炉的工程实际参数,液硫速度5 m/s时,对比不同空气流速下的液硫雾化流场,在空气进口速度为4～6 m/s,雾化效果最佳.     

折流板开孔改进管壳式换热器性能的CFD分析

利用计算流体动力学(CFD)技术对管壳式换热器弓形折流板附近流场进行了数值模拟,发现在弓形折流板背面,有部分区域的流速较低,一定程度上存在着流动死区.采用在弓形折流板上开孔的方法后,CFD计算结果显示其传热效率提高了5.4%,壳侧压降减小了7.3%.     

管壳式换热器壳程特性的数值模拟研究

利用FLUENT软件对一管壳式换热器壳程流场进行了三维数值模拟,分析研究了折流板数目、进口流速和折流板缺口高度对换热器壳程压降、出口温度的影响,结果显示,随着折流板数目增加,壳程压降和出口温度逐渐增大：随着进口流速增大,壳程压降逐渐增大且趋势加快,而出口平均温度下降,但是温度下降不大;随着折流板缺口高度增大,壳程压降和出口平均温度逐渐减小,但是压降减小逐渐趋于缓和：相同的压降条件下,通过改变折流板数目提高出口温度比改变进口流速和折流板缺口高度更有效。