轴向流反应器分流板的优化设计研究

轴向流固定床反应器内气流的均布问题十分重要。本文建立了反应器和分流板的物理模型和三维流动数学模型,对其内部的流场进行了数值模拟,对比研究了分流板上开孔孔径、孔隙率等对流场均匀分布的影响,并在此基础上提出了分流板的改进建议。     

苯酐生产中固定床反应器模型的研究

固定床气相反应器是苯酐生产中的主要设备,通过对比苯酐生产中不同固定床气相反应器操作法的优缺点,选择了低空气比率法作为固定床气相反应器研究对象。引入苯酐固定床气相反应器的反应动力学模型、转化率及温度分布模型、固定床反应器传热系数模型,并通过计算机对数学模型进行模拟计算得到数据,绘图得到相关曲线。通过对曲线进行分析,得出了与实际数据相符合的结论,该模型的建立不但可以优化固定床气相反应器的设计、生产,而且对苯酐生产中固定床气相反应器控制起到了指导作用。     

地面钻井抽采负压对采空区气体流场分布影响

将采空区视为各向同性多孔介质,构建了采空区气体流场基本闭合方程组,利用FLUENT模拟软件对采空区内部气体流场进行模拟,分析了地面钻井不同抽采条件下的采空区内部气体浓度分布特征,以此研究地面钻井不同抽采负压对采空区气体流场的影响。研究发现地面钻井布置在采空区靠近回风巷20～70 m有利于抽采,且负压抽采可能给采空区带来自然发火的危险,但在采取一定的监控措施下,40～50 kPa的抽采负压是可取的。     

可燃性气体爆炸研究现状及发展方向

分别从实验、理论和数值模拟三方面介绍了近年来国内外在可燃性气体爆炸方面的研究现状和研究成果,指出研究中存在的问题,提出了今后研究的发展方向。     

进料井结构对进料井内流体流动影响的数值模拟研究

采用FLUENT软件,对4种不同结构的进料井中的流体流动进行了数值模拟,研究了进料井内的流线分布、固相体积分数分布和出口平面速度分布。研究结果表明,进料井结构对进料井内流体的流动特性有较大的影响。双口切向进料没有折流板进料井比单口切向进料没有折流板进料井内物料分布的对称性要好,但是两者出口平面处的最大速度相同,都为进料速度的75%。进料井内有折流板可以有效降低物料流出进料井的最大速度,增加折流板后,单口切向进料井和双口切向进料井出口平面的最大速度分别为进料速度的45%和55%。并且单口切向进料井有折流板时,物料分布的均匀性和对称性效果要优于双口切向进料井有折流板的效果。     

单入口水力旋流器内速度分布特性的数值模拟

旋流分离是在离心力场中利用介质问的密度差,将分散相从连续相中分离出来的一种技术方法．其中分散相可以是固体颗粒也可以是液滴,连续相可以是液体也可以是气体。旋流分离没备虽结构简单,但其中的流动与分离过程却相当复杂。不仅是典型的多相湍流而且是有四流的强旋流动。为了揭示旋流分离管中的流动规律,进而对其技术特性进行较为科学的预测或评价,长期以来人们在实验模拟和外特性研究方面已做了大量研究。近年来数值计算和湍流模拟的迅速发展,为人们从流体运动的基本方程出发,利用数值模拟的方法更加系统深入地研究旋流管中的复杂流动等提供了新途径。对旋流器内流速分布的充分了解对于描述分散相粒子的运动轨迹、并依此来从理论上预洲分离效率是非常重要的,也为旋流器的结构和尺寸优化提供了可靠的依据。本义利用数值模拟技术、通过有限元分析软件Fluent在单相流情况下主要研究了旋流器内的切向、轴向以及径向的速度分布。     

大气低压下煤矿火区气体分布规律模拟

为了研究在大气低压下煤矿火区内气体分布规律,确定火区爆炸危险区域,结合渗流理论建立煤矿火区三维物理模型;对煤矿火区气压、湍流强度进行计算,利用Fluent软件对大气低压下煤矿火区气体分布规律进行数值模拟。结果表明:火区高1 m、长5 m区域氧气与瓦斯浓度交界处可能有爆炸的危险,高1.5 m、长15 m范围内氧气与瓦斯达到混合的状态,存在爆炸危险性。     

基于ASPEN PLUS的固定床煤气化稳态模拟方法研究

用ASPEN PLUS软件对固定床煤气化过程进行模拟,采用带FORTRAN气化动力学子程序的串联全混流反应器来代替Gibbs反应器,能够更好地反映气化炉的真实反应情况,结果表明该模型与实际固定床煤气化的反应结果吻合较好。利用该模型研究了串联釜数对碳转化率及出口温度的影响,研究表明：随着釜数的增加,碳转化率和出口温度更加接近于实际数据;在保证模拟精度的前提下,较少的釜数有利于减少计算量。     

大型反应器内管式气体分布器的研究进展

管式气体分布器广泛应用于煤化工、生物制药、废水处理及石油化工等领域。目前分布器的研究报道较为分散,新工艺的开发和反应器的放大研究对分布器提出了新的要求和挑战。因此,从分布器对反应器性能的影响、分布器内变质量流流动行为、分布器的研究方法、设计需求和未来研发建议5个方面对管式气体分布器研究进展进行了系统性分析和综述。均匀的分布器布气行为有利于增加反应器的气含率,减小压降和死区,提升相间传递及反应过程,尤其是对于具有较低高径比的示范及工业规模反应器。管式气体分布器的布气行为是摩擦压降和压力回升协调竞争的综合结果。一维理论模型是预测管式分布器内气体分布行为的方法之一,模型预测结果与选用的管道摩擦系数、压力回升系数和孔板阻力系数的表达式有关。压力回升系数本质上与分布孔前后的速度或动能变化率相关,孔板阻力系数与单位动量穿孔流体的压降相关。通过改变分布器的几何结构来调节3个特征参量是提升分布器的布气均匀性的有效途径。研究多环和多级大型复杂分布器的布气规律和考虑分布器布气规律与反应器模拟中进口条件的耦合是反应器放大过程中亟需解决的问题。CFD模拟可以揭示分布器内的局部流动细节,但目前仍难以支撑模拟具有...     

瓦斯稀释器对工作面流场分布的影响

为得到瓦斯稀释器对工作面流场分布的影响,利用Fluent数值模拟软件对有、无瓦斯稀释器条件下的工作面流场分布规律进行了研究。结果表明:工作面沿程0～95 m,有、无稀释器条件下的风流均在工作面沿程前端漏入采空区,在中后端由采空区漏向工作面;在工作面沿程95～100 m,无稀释器时风流由采空区漏向工作面,有稀释器时风流则由工作面漏入采空区。工作面沿程0～96 m,有、无稀释器条件下的瓦斯浓度均呈逐渐增大的趋势,但在工作面沿程31～64 m稀释器的布置增大了工作面的瓦斯浓度。在工作面沿程96～100 m稀释器的布置则使得工作面瓦斯浓度得以降低。瓦斯稀释器的布置可以使得更多的风流流经工作面上隅角,从而降低工作面上隅角瓦斯浓度。     

煤层气藏水平井分段压裂裂缝参数优化

研究区块煤层气藏储层渗透率极低,使用水平井分段压裂技术有利于煤层气的开发。针对不同裂缝参数对水平井产能的影响,进行数值模拟研究,并优选出最佳的裂缝组合形式。首先,结合研究区块的地质特征,采用双孔模型进一步证明了压裂的必要性,并在此基础上,优选出最佳的裂缝参数组合形式为:1 500 m水平段上压裂15段,共45条主裂缝,裂缝间距为33 m,裂缝半长为350 m,导流能力为100 mD·m。该研究思路及方法对煤层气藏水平井的分段压裂具有指导意义。     

高瓦斯矿井瓦斯运移规律及瓦斯抽放技术优化研究

对阿刀亥矿煤层瓦斯运移规律及如何设计最优瓦斯抽放方法进行了研究,通过对采煤期间瓦斯数据收集,运用流动方程及流体模拟软件fluent对煤层瓦斯运移规律进行了深度分析,将得出的结论作为指导优化瓦斯抽放技术的数据支撑,提出了适用于本矿的瓦斯抽放技术,并取得了很好的实际应用效果。     

本煤层钻孔抽采瓦斯的效果评价及优化分析

对大顺煤矿C5b煤层的瓦斯抽采进行了效果评价,找出抽采过程中存在的问题,并在此基础上对抽采方法和布孔方式进行了优化分析,设计了增加瓦斯抽采钻场,丰富钻孔布置方式的改善措施。     

石壕煤矿顺层钻孔瓦斯抽放流场模拟与优化

以石壕煤矿S1632工作面的煤岩层瓦斯赋存参数为基础,建立了顺层钻孔瓦斯抽放数值模拟模型,分别对不同抽放时间的单个顺层钻孔、不同间距的多个顺层钻孔抽放瓦斯后的煤层瓦斯压力分布进行了模拟,模拟结果显示:抽放时间6个月,抽放钻孔布置间距6～8 m时较为合理,并对石壕煤矿S1632工作面顺层抽放参数进行了优化。     

封闭空间水及CO_2对瓦斯爆炸反应动力学特性的影响分析

运用化学反应动力学理论,采用详细的瓦斯爆炸反应机理,分析了封闭空间内水及CO2对瓦斯爆炸反应动力学特性的影响。在4种工况条件下,通过数值模拟的手段,分析对比了水及CO2对瓦斯爆炸过程中温度、压力、反应物浓度、自由基浓度以及爆炸过程中生成的部分致灾性气体浓度等变化趋势的影响,找出了水及CO2对瓦斯爆炸反应动力学特性影响的异同。结果表明:CO2在降低瓦斯爆炸的强度方面比水的效果好。     

煤等离子热解制乙炔反应器结构优化模拟

建立了等离子体反应器的热流场计算流体力学模型，将此模型应用于单入口、双入口及带保护气的双入口等离子反应器模拟，采用不完全乔勒斯基共轭梯度法对热流体耦合场进行求解，结果表明：采用双入口结构，可提高反应器负荷，在等离子反应器的等离子入口周边设置保护气可降低壁面结焦，当保护气的入口流速为50 m/s左右时，效果较好.     

风障法治理上隅角瓦斯的数值模拟及优化研究

文章以五阳煤矿7802综放工作面的具体条件为基础,建立数值分析模型;运用计算流体动力学软件FLUENT对采场瓦斯运移规律进行模拟,并对工作面不同风障设置情况进行对比分析。模拟分析结果显示该工作面目前为治理上隅角瓦斯积聚超限所采用的风障设置方式存在漏风严重及上隅角瓦斯治理不彻底的不足,从而针对该工作面风障设置方式提出改进措施,并运用数值模拟的手段验证了改进措施的有效性。     

突出煤层工作面合理通风量与煤层瓦斯区域性预抽模拟研究

根据3132工作面布局及区域瓦斯赋存情况,构建了工作面采空区瓦斯分布特征的数值计算模型,研究了3132工作面不同初始配风量下采空区瓦斯分布演化特征,得出工作面通风量设为1 200 m3/min较合适。     

不同当量比条件下矿井瓦斯爆炸过程的数值模拟

为了研究管道预混火焰的传播特性及内在机理,运用数值模拟的方法,建立矿井瓦斯气体爆炸的数学模型和物理模型,对不同当量比浓度的矿井瓦斯气体爆炸过程进行模拟研究。计算结果表明,矿井瓦斯气体爆炸过程中速度和压力值均会经历上升-下降-二次波峰-下降-震荡的过程。火焰传播初期,气体爆燃体积迅速增大,火焰的速度、压力和温度随之迅速上升,并在一段时间内呈现层流燃烧状态。而后速度和压力图均出现了不同程度的波动,可知这是压力波和反射波共同作用的结果。速度和压力并未同时达到峰值,速度要超前于压力达到最大状态,这主要是爆炸压力波和反射压力波的相互叠加作用导致压力上升,而反射压力波导致速度下降。当量比浓度的压力、速度值最小,燃烧持续时间最长,此时气体还未完全加速,未形成爆轰状态。