多管束管柱式气液旋流分离器的数值仿真

研究一种多管束管柱式气液旋流分离器的设计,并对性能进行研究.根据流体力学方法,采用雷诺应力输运模型(RSM)和大涡仿真相结合的方式进行数值仿真,得到不同进口速度工况下分离效率的变化情况和湍流流动情况.结果显示:流体总流量一定时,分离效率与各个管进口的流量分配有关,处理量与竖直管的数目有关.分离效率在仿真中给定的速度工况条件下可调范围在44.93％-87.12％,证明三根管气液旋流分离器的处理能力是一根管的3倍,大大增强了分离效率.     

缸内直喷发动机油气分离器模拟分析及试验验证

为分析3种不同结构迷宫式油气分离器的流动分布和压力损失,使用CFD仿真分析软件对某缸内直喷发动机油气分离器内气液两相流场进行数值模拟．采用离散模型模拟油滴粒子喷射,假定油滴粒子与壁面碰撞后即被捕捉,计算得到不同直径油滴的油气分离效率,并设计简单而有效的试验方法对油气分离器分离效率进行间接验证．结果表明,采用CFD软件模拟计算方法能够计算油气分离器油气分离效率,反映流动的本质．根据给定的油气分离效率可优化设计油气分离结构,改进生产方案．     

内混式空气雾化喷嘴雾化性能的实验及模拟研究

费托合成装置气液分离器的分离性能研究中,雾滴粒径的准确测量和控制是关键。本文对内混式空气雾化喷嘴的喷雾性能进行了实验研究,考察了液滴索特尔直径D_(32)的轴向分布,以及气液比、液体流量与黏度对其的影响规律;同时结合CFD数值模拟,进一步研究了气液相对速度、雾化锥角及液体表面张力对液滴D_(32)的影响。结果表明:液滴D_(32)沿喷雾方向不断增大;液体雾化主要通过喷嘴内气流对液膜的剪切、冲击作用,因此增大气液比可增强雾化效果,但存在"饱和"现象;液量的增大不利于液膜破碎雾化;增大气液相对速度可显著提高雾化效果;同时,液体黏度和表面张力对雾化效果影响很大,黏度或表面张力越大,雾化显得更为困难。此外,液滴轴向速度沿喷雾方向先迅速下降随后缓慢降低。     

内循环厌氧反应器的气-液-固三相流数值模拟研究

利用计算流体动力学(CFD)方法对内循环厌氧反应器气-液-固三相流进行了三维非稳态数值模拟研究,探索了迭代时间对内循环形成过程的影响,并重点考察了反应器内Z方向上流体力学特性及三相分离器对颗粒的截留作用。结果表明,反应器内液相及固相内循环均成功形成,CFD技术能够很好地应用于IC反应器的研究;且Z方向上,一级反应室及二级反应室内固相及气相体积分率随轴向高度增大变化不大,而在径向上存在较大波动;一级提气管内液相、固相及气相轴向速度均比二级提气管内大,气含率及固含率也较大,一级厌氧反应室起到主要的水处理作用;三相分离器及气液分离器的设计对于反应器效率影响较大。     

基于FLUENT的气液分离器内流场仿真研究

基于计算流体动力学(CFD)方法,应用流体仿真软件FLUENT对两种气液分离装置内部流场进行仿真研究,得到分离器内部流场速度分布规律和相分布规律,发现合理改变排气通道的直径,可以提高分离效率。同时分析比较了流场模拟结果,发现排气通道直径改变处存在涡流。     

新型导流式旋流分离器的数学模型及仿真

新型导流式固-液旋流分离器在实际操作中存在参数无法确定的问题,设备经常跑粗.为了实际操作参数提供理论依据,并建立数学模型,运用流体力学公式结合T.D哈帝冈柱形旋流器模型建立了新型导流式固-液旋流分离器的数学模型.通过仿真,得出了旋流分离器的分流比、流量-密度-压强和分割尺寸-速度-压强等三维关系图.结果表明,实际工况中旋流分离器的分流达到近似固定值,分割尺寸范围广,适合在多种不同水域下工作.当旋流器的进料口速度在5m/s左右时,压强、离散相密度和流量呈局部线性关系且流场稳定.     

旋风分离器减阻杆减阻的数值研究

文中首次利用数值方法对旋风分离器进行了减阻杆减阻的研究。应用CFD计算流体力学软件FLUENT，对某种型号的Stairmand高效型旋风分离器的三维有旋流场速度和压力进行了数值模拟，计算了减阻杆的减阻效率。流场和减阻效率的数值结果与实验数据吻合较好，证明对旋风分离器减阻杆减阻研究时所采用的网格划分方法、RSM湍流模型和边界条件是可靠的，为数字设计高效率的减阻杆提供了简便可靠的办法。     

车用柴油机颗粒收集器收集特性的仿真分析

研究提高旋风式分离器优化效率问题,通过深入分析旋风式分离器的工作原理,设计了一款能有效降低柴油机颗粒排放的旋风式颗粒分离器。利用CFD软件对设计的旋风式分离器针对不同直径的柴油机排放颗粒的内部流场进行了仿真计算,研究旋风式分离器出口处的流场分布情况以及柴油机尾气颗粒直径的变化对压降和收集效率的影响关系,研究表明颗粒直径的变化对压降的影响很小,对收集效率影响较大。通过数值仿真,为设计旋风式分离器优化匹配柴油机提供了参考。     

燃用超低热值煤泥CFB锅炉U型分离器数值模拟研究

以超低热值煤泥为主要燃料的循环流化床锅炉燃烧时,会产生大量飞灰,不合理的U型惯性分离器结构和气动力学参数选择或造成分离后的粗灰集聚于U型惯性分离器底部,使得返料通道堵灰以及结焦问题高频发生；或导致该分离器分离效果低下,增加后级旋风分离器的负担,造成锅炉除尘效率降低。为了提高U型分离器的分离效果,采用计算流体力学FLUENT软件,建立对应的气固两相流模型,颗粒相采用拉格朗日方法,选择相间耦合随机轨道模型,气相湍流模型选择κ-ε模型,模拟了不同挡板深度以及不同质量流量对U型分离器分离效果的影响,并计算出不同挡板深度和不同质量流量时U型分离器的分离效率。计算结果表明,所用方法较好的模拟了U型分离器内固体颗粒的运动状态,颗粒的分离效率并不是随挡板深度或质量流量的增加而增加,而是在一定范围内变化。研究结果在一定程度上对U型分离器的结构优化提供了依据。     

加氢反应器气液分配器的匹配性设计研究

采用冷态模型实验和计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)模拟相结合的手段进行加氢反应器气液分配器匹配化设计与优化。实验结果表明,CFD模拟与冷模实验得到的液位相对偏差大部分均在10%以内,这说明建立的CFD模拟条件及模型是准确的。随后考察气液物性对分配器内气液两相流动状态的影响,并进行冷热态条件下CFD模拟结果对比。CFD模拟结果表明,通过相似原理进行的冷热态条件换算是可靠的。与现有技术相比,采用匹配化设计的新型气液分配器流体分配不均匀因子只有0.06,小于现有技术的0.29,新型分配器具有更好的流体分配均匀性。工业应用结果表明,采用匹配化设计的新型气液分配器可降床层径向温差由20℃左右降低至5℃左右,为重蜡油加氢装置长周期运行提供了可靠的技术保证。     

基于LabVIEW系统进行旋风分离器内筒减阻装置的试验研究

对LabVIEW软件的特点、功能作了阐述,介绍了其在旋风分离器内筒减阻装置试验研究中的具体应用。实践证明:采用LabVIEW数据采集分析系统,对试验及研发工作起到较大促进作用。开发设计了一种针对旋风分离器的内筒高效减阻装置,并对安装内筒减阻罩的旋风分离器的阻力损失和分离效率进行了试验研究,探讨了不同入口风速、不同固气比条件对旋风分离器的性能影响。对结果进行了理论分析,结果表明:对于相同规格的旋风分离器,内筒减阻罩能起到优化旋风分离器阻降且把分离效率控制在合理数值范围内的作用,不同风速,不同固气比条件下,内筒减阻罩的最大减阻幅度为43.36%,而分离效率最大降幅只有8.78%。     

窄进料旋风分离器分级性能的研究

为了探索新型清晰切割分级方法,本文以Stairmand型旋风分离器为对象进行了窄进料分级性能的模拟与实验研究.模拟软件采用FLUENT6.2,气相流场选用后k-εRealizable模型,颗粒相采用随机轨道模型.实验设备直径0.1 m,进口风速10 m/s,颗粒粒径在0.1 μm～36 μm之间.模拟与实验结果表明:与全进料相比,窄进料能够得到更高的分级效率与更好的分级精度,但提高不大.颗粒轨迹模拟结果表明,这种情况是由旋风分离器本身固有的"短路流"与"下灰环"夹带造成.     

反浮选-冷结晶氯化钾生产过程中硫酸钙旋流分离数值模拟

为了研究用于氯化钾旋流分离的旋流芯管内部的流场,模拟粗光卤石矿中小颗粒硫酸钙的分离性能,采用Fluent软件,K-ε模型及雷诺应力模型(RSM),数值模拟旋流芯管内颗粒的流动,得其内部流场的轴向速度、切向速度、径向速度和压力分布规律,分析压力场和速度场的分离特征。通过与实验结果的比较,结果表明,上下出口物料中固体颗粒的粒度分布及物料流量与实验结果非常接近,且当进口物料浓度较高时,上出口物料对大颗粒的夹带明显,降低了分离效率。因此,设备放大时溢流口与底流口的直径设计对分离性能影响较大。     

气液分离器的结构优化

常规气液分离器一般采用重力沉降罐的结构形式,具有结构简单等特点,但设备体积庞大,占地面积大,处理时间长。基于计算流体动力学方法,采用Gambit建模,利用Fluent软件进行分析,对常规立罐式离心气液分离器进行了仿真。通过流场分析可以看出,流场对称性很差,底流出口附近气体含量较多,说明气液分离效果不好。通过结构优化,包括将底流出口改为正下方排液,单入口改为双入口结构,罐体直径减小,溢流管伸入分离器内部入口管之下,以及将分离器下端改为锥型结构等,经优化后改善了分离器内部流场的轴对称性及气相浓度分布情况,使分离效果有了明显改善,锥段的壁面和底流出口附近的含气量很低,提高了分离器的净化程度。通过实验研究说明优化后分离器的分离性能较好,而且通过实验也验证了仿真模型选取的正确性和准确性。     

烧结烟气氨法脱硫塔气液两相流数值模拟

为研究脱硫塔内的气液分布情况对脱硫效率的影响,选用FLUENT作为计算工具,以烧结烟气氨法脱硫塔作为研究对象,对塔内气相湍流采用Euler方法描述,对喷淋液滴采用Lagrange颗粒轨道模型描述,研究烟气入口倾角和入口距离浆液池液面高度对脱硫塔内气液两相流场分布的影响,并对脱硫塔的关键参数取值给出建议.     

煤气化炉洗涤冷却室液滴夹带的研究及GA-BP预测模型

新型洗涤冷却室是对置式多喷嘴新型水煤浆气化炉的重要组成部分.在工程运行中,可能出现带水问题,影响后续系统的稳定运行.本文研究水煤浆气化炉洗涤冷却室液滴夹带的问题,证明气速与分离空间的高度是影响液滴夹带量的2个重要因素.气速相同,分离空间越矮,液滴夹带量越大,分离空间的高度不变,气速大液滴夹带量越大.遗传算法和BP神经网络模型都适合解决非线性问题,但各有优缺点.实验数据与遗传算法优化BP网络技术,构造出新型洗涤冷却室内液滴夹带的预测模型,使网络的训练步数从186步减小到8步.测试样本检验相对误差较小在5%以内,预测能力较强,能满足工程需求,可作为工业中,液滴夹带的在线监测和自动控制.     

旋风除尘器流场仿真分析

为分析旋风除尘器的速度场和分离效率,通过计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)方法研究典型的旋风除尘器的强旋流场.用ANSYS Workbench提供的Geometry和Mesh软件进行三维几何建模和非结构网格划分,以高炉煤气的除尘为例进行流场仿真.湍流模拟采用雷诺应力模型,分离效率预测采用基于拉格朗日方法的离散相模型(Discrete Phase Model,DPM).通过分析压力场和速度场的分布,得到旋风除尘器中的内、外旋流结构;该结构并非完全稳定,涡轴存在一定的摆动.仿真结果表明选用的旋风除尘器模型对高炉煤气有良好的除尘效率.     

数值模拟喷嘴对多级多尺度液柱塔内部流场的影响

为了探索不同喷嘴对液柱塔的影响,本文希望以新型的多级多尺度液柱塔为研究对象,利用流体力学软件CFD模拟压力旋转和扇形雾化喷嘴,找出它们影响塔内流场分布的规律.以雷诺时均的奈维-斯托克斯方程(N-S)为基础,采用Lagrange离散相模型,预测喷嘴对气体流场分布的影响.数值模拟与实验结果表明,在压力旋转和扇形喷嘴组合使用条件下,浆液喷淋对烟气具有明显的整合作用,防止气体撞击,避免了雾沫夹带现象.模拟液气比与实验值的误差为4.6%,证明模拟液柱塔的模型比较实用.由于在模拟过程中忽略了内部构件对气液运动轨迹的影响,所以模拟结果存在一定的局限性.尽管模拟结果与实验数据有一定差距,但二者显示了相同的现象.尤其是通过颗粒轨迹的模拟研究之后,可以清楚地看出单级喷嘴存在的缺陷,为液柱塔喷嘴选择提供了重要的参考依据.     

二硝基甲苯加氢反应器气液两相的数值模拟

对二硝基甲苯加氢反应采用的六叶轮自吸式反应器进行改进,并对改进前后反应器的气液分散性能进行实验及计算流体力学(CFD)模拟研究;采用模拟软件ANSYS fluent对自吸式反应器分别在600 rpm、800 rpm、1000 rpm条件下进行数值模拟;获得了反应器内气液混合过程的流场、局部气含率和整体气含率。结果表明:反应器的局部气含率分布较均匀;近壁处设置挡板可以有效改善气液两相的分散性能;改进后的反应器使二硝基甲苯加氢反应的速度加快了近10%。     

进气型式对并联旋风分离器流场的影响

采用FLUENT软件模拟催化裂化三旋中并联旋风分离器进气型式的不同对内部流场的影响，主要对比了不同进气型式下入口处的流场分布、分离空间内的切向速度与压降的差异。研究结果表明，采用U型进气型式，分离器压降与速度略大，且比较容易引起环形空间内不利于分离器的二次流动；采用D型进气型式，分离器芯管下口处向内的径向速度较大，容易形成“短路流”。2种进气型式均会造成入口处的涡流，在气固分离过程导致颗粒的沉积以及管道的磨损，其对分离效率的影响有待试验进一步测量。