D1809中/高压凝液闪蒸罐故障分析及其改进

某公司MAH装置生产运行过程中,中/高压凝液闪蒸罐蒸汽入口管壁出现减薄、泄漏以及罐内防冲板穿孔脱落等失效现象.分析故障原因主要为蒸汽的冲蚀、气蚀对闪蒸罐失效部位的不良影响,改造采取了增大闪蒸罐体体积、改变蒸汽入口管径,改变防冲板结构以及罐体材料升级等措施,以减少蒸汽冲刷,汽蚀对闪蒸罐的不良影响,消除了设备运行的安全隐患...     

石化管道液固两相流冲蚀磨损的数值模拟研究

液固两相流对管道的冲蚀磨损是石化行业中经常发生的一种管道失效方式。本文采用Fluent中的DPM模型对某炼厂的石化管线进行数值模拟研究,得到了液固两相流条件下整体管线的冲蚀速率分布,并对不同位置的局部管件冲蚀速率进行了分析。模拟结果表明:该管线中盲三通盲管和支管相贯线区域最容易发生冲蚀破坏。本文的研究结果可为工程实际中冲蚀检测提供准确的布点指导。     

T型弯头不同工况的冲蚀磨损数值模拟研究

运用Fluent软件中的DPM模型对不同固体颗粒浓度和入口速度情况下的T型弯头冲蚀磨损进行数值模拟研究。通过数值模拟得出T型弯头中流场分布情况以及严重冲蚀部位。结果表明,在盲管区域产生旋涡,充当保护垫作用,减缓壁面冲蚀;在相同颗粒浓度情况下,T型弯管的冲蚀速率随着入口速度的增大而非线性上升,严重冲蚀区域的尺寸将发生变化;在相同入口速度下,T型弯头的冲蚀速率随着颗粒浓度的增加而接近于线性上升,严重冲蚀区域的尺寸几乎不变。     

拱顶罐内含蜡原油静态储存过程中的传热规律研究

建立了描述含蜡原油在拱顶罐内静态储存过程的传热及流动行为数学模型,基于有限体积法对模型进行求解,实现了对拱顶罐内含蜡原油传热过程的数值模拟。结果表明:罐顶散热损失最大,油温下降最快,但在自然对流作用下,冷油的沉积导致储罐内温度最低位置出现在罐底和罐壁所包围的区域,且该处最先产生凝油。在自然对流作用下,储罐中心温度分布均匀,靠近边界处的温度较低。随着温降过程进行,原油粘度增大,导致自然对流逐渐减弱,储罐中心的高温区域逐渐减小,边界处的低温区域逐渐向油罐中心扩展。伴随原油温度场的变化,储罐内的凝油层最先在罐底和罐顶形成,最后覆盖罐壁,且罐壁和罐底的凝油层厚度不均匀,越靠近罐壁和罐底的边角处凝油层越厚。随着温降进展,储罐内的传热行为逐渐由以自然对流主导转变为由导热主导,且由此形成相应的温度场演变过程。     

储油罐罐壁应力计算与数值模拟分析

基于板壳理论,建立了储油罐在静水压下罐壁的力学模型,推导出罐壁应力计算公式。利用MATLAB和ANSYS软件计算出罐壁在静水压及自重作用下的应力大小及其分布。结果表明,理论计算值与有限元计算结果一致,罐壁的最大变形出现在第一与第二筒节相连变壁厚处,罐壁最大轴向应力位于罐壁板大角焊缝处,罐壁最大环向应力位于距罐底1000 mm壁高处。     

垃圾焚烧锅炉省煤器冲蚀模拟及优化研究

以某600 t/d垃圾焚烧锅炉省煤器管束及烟道为研究对象，针对其在长期运行中因受到烟气冲蚀磨损而导致失效问题，基于FLUENT软件和粒子运动学，采用SST k-ω模型和DPM模型对省煤器管束间烟气流与烟灰颗粒运动进行模拟研究，提出用一种波浪导流板进行优化，并在烟气流速、烟灰粒径、质量流量三因素下进行了对优化前后省煤器冲蚀影响的对比分析。结果表明：省煤器管束的平均冲蚀速率随烟气速度、烟灰粒径和质量流量的增大而增加，优化后的平均冲蚀速率降幅，三因素中烟灰粒径最大；在其入口设置波浪导流板后，省煤器管束的冲蚀现象明显改善，为其防护和优化改造进而提高使用寿命提供了重要参考与数据支持。     

不同尺寸异径管的冲蚀数值模拟研究

运用Fluent软件中的DPM模型对不同入口颗粒浓度下不同尺寸异径管的冲蚀磨损进行数值模拟研究。通过数值模拟得出异径管冲蚀情况与入口浓度和尺寸之间的关系。结果表明,不同尺寸异径管的严重冲蚀区域都位于变径区域壁面;在相同的入口速度下,异径管的冲蚀磨损随着入口浓度的增大而上升;异径管的冲蚀磨损随着变径角度的上升成先上升后下降的现象,且冲蚀严重区域形状随角度的上升从斑点状向环状转变,并存在最严重冲蚀角度。     

水力压裂管柱弯管处的固体颗粒冲蚀研究

为了研究固/液两相流体对压裂管柱弯管处的冲蚀问题,运用DPM冲蚀模型对弯管处在不同固相颗粒体积分数条件下的冲蚀进行计算与分析,追踪固体颗粒粒子路径,研究结果表明:弯管内壁管径最大区域最易产生冲蚀;在不同固相颗粒体积分数条件下,弯管最大冲蚀率随着固体颗粒含量的增加而增加,且固相颗粒体积分数与弯管的冲蚀率呈线性变化趋势。     

基于防磨结构的旋风分离器性能优化

基于气固两相流和冲蚀理论对常规Stairmand旋风分离器和防磨型旋风分离器冲蚀规律进行了研究. 结果表明,对常规旋风分离器,其壁面冲蚀磨损速率从筒体顶端向下逐渐减小,在筒体L1/H1=0.8以下区域,磨损速率基本保持不变;在L1/H1=0.8以上区域,冲蚀磨损呈增大趋势,最大为2.3′10-6 kg/(m2×s);在锥体L2/H2=0.35以下区域,冲蚀速率逐渐减小;而在L2/H2=0.35以上区域呈逐渐增大趋势,在锥体顶端达最大值2.0′10-7 kg/(m2×s). 对防磨型旋风分离器,在筒体L1/H1=0.8以上区域,壁面最大冲蚀速率为0.5′10-6 kg/(m2×s),远小于常规旋风分离器. 在锥体从锥底向上冲蚀速率逐渐减小,在锥体顶端为0.4′10-7 kg/(m2×s),小于常规旋风分离器. 在小粒径范围内,分离效率随粒径增加而基本呈线性递增趋势. 粒径大于4 mm时,防磨型旋风分离器具有较高的分离效率. 压降随防磨板高度增加逐渐减小. A3型防磨分离器压降为360 Pa,小于常规分离器压降550 Pa. 为了降低旋风分离器壁面的冲蚀磨损,减少出口压降损失,粒径大于4 mm时,可选择最合理的B1型防磨分离器提高旋风分离器的防磨性能,从而延长使用寿命.     

基于壁厚检测的喷砂罐磨损特征及预防方法研究

对喷砂罐的检测测厚数据进行统计分析研究,结果表明:下封头为锥形的喷砂罐,壁厚减薄部位主要集中在下封头和筒体上端部位;下封头为椭圆形的喷砂罐,壁厚减薄部位主要集中在上、下封头部位。为了预防喷砂罐壁厚减薄磨损造成的失效,可以从改善喷砂罐的结构、优化喷砂罐内气流和颗粒流场分布及优化喷砂罐磨料颗粒参数和喷砂罐材料等方面入手,提升喷砂罐长期安全运行水平。     

2×10~4m~3浮顶罐内原油温度变化规律研究

建立浮顶罐静止储存状态下的物理及数学模型,采用有限容积法,对不同工况下罐内原油的流动及传热过程进行数值模拟,分析储油液位、环境温度及初始油温对罐内原油温度分布的影响规律。结果表明:罐顶最先形成凝油层,罐壁次之,罐底最慢且随温降进行凝油层生成速率降低;当环境温度及初始油温较高时,可以适当延长储罐安全储存时间。     

基于有限元的压力容器开孔接管区的应力分析及优化设计

采用有限元法研究开孔接管区域的应力分布规律,对危险区域进行应力强度评定。结果表明:开孔接管区域应力分布复杂,梯度变化明显;最大应力发生在筒体与接管连接区域的内侧且对称分布,是筒体失效的最危险区域。在保证压力容器安全运行的工况下,对容器的结构进行优化设计,分析计算得到容器的最优解,保证容器高效安全运行的同时降低制造成本。     

采气管线浮动式球阀迎流面的冲蚀进化特性

基于冲蚀实验和数值模拟,采用3D成像技术、动网格方法研究了典型开度30%时浮动式球阀迎流曲面的冲蚀进化,提出了能概括各因素随时间变化的冲蚀进化模型. 结果表明,冲蚀过程中严重磨损区域(迎流面中部B, E和H处)冲蚀速率呈降低趋势,用250 kg粉尘冲蚀后冲蚀速率为减薄前的0.9倍,用350 kg粉尘冲蚀后冲蚀速率为减薄前的0.825倍,用450 kg粉尘冲蚀后冲蚀速率为减薄前的0.755倍;在流速9~80 m/s,粉尘粒径35~500 ?m和体积浓度1.6?10–13~5.7?10–6的球阀阀芯迎流面冲蚀下,冲蚀进化模型计算值与实验值的误差小于20%;流速19~80 m/s、粉尘粒径150~230 ?m和体积浓度1.68×10–7~2.6×10–5且几何模型与球阀迎流曲面不相似时,可将预测值和实验值控制在同一数量级.     

单螺杆挤出机熔融输送段冲蚀磨损特性研究

采用离散相位法(DPM),建立单螺杆挤出机熔融输送段熔体输送模型,分析流场特性并预测螺杆易发生冲蚀的区域,研究螺杆转速、填料粒径和填料质量分数对螺杆冲蚀的影响.结果表明,流场压力从入口向出口逐渐升高,且螺棱推力面处的压力大于螺棱背面的压力;流场速度分布沿着径向从机筒向螺杆表面逐渐增加;螺棱推力面顶部、螺棱背面顶部和螺棱...     

浮顶罐内含蜡原油静态储存中的冷却胶凝规律

将失流点以下的含蜡原油看作是多孔介质体系,以附加比热容法描述蜡的结晶潜热,动量源项方法表征蜡晶网络结构对液态原油的流动阻力,基于有限体积法数值模拟含蜡原油的冷却胶凝过程。结果表明：传热机制和边界条件主导了凝油结构的演变进程。在自然对流作用下,凝油最先在罐底和罐壁所包围的区域内产生,且其始终是罐内胶凝最严重区域。罐顶最先形成完整的凝油层,其发展先后经历了慢速增长和快速增长两个阶段,且其凝油层厚度逐渐趋于均匀分布;其次是罐底,其发展过程与罐顶相反;最后是罐壁,其凝油层的演变具有从罐底沿罐壁向罐顶推进的特点。罐内对流越强,罐顶凝油层的增长速率越缓慢,罐底凝油层的增长速率越快。基于温度场及凝油结构的演变规律,可以将含蜡原油的冷却过程分为3个阶段,即自然对流占主导的第1阶段,导热逐步取代自然对流的第2阶段,及以导热为主导机制、边界条件调控下的第3阶段,同时给出了不同阶段原油温度分布和散热损失规律的细节。     

沈阳工业大学科研成果介绍电催化氧化有机废水处理设备

为研究集输管道弯管应力集中区域的冲蚀现象,以30°弯管为例,先运用应力分析软件探求弯管应力集中区域;再运用CFD软件对应力集中处的冲蚀现象进行仿真模拟,通过改变入口流速、颗粒的粒径及质量流率,分析冲蚀速率的变动规律。结果表明:弯管应力主要集中在拐角处,且应力集中处的冲蚀区域呈“O”型分布;随入口流速、颗粒粒径及颗粒质量流率的增加,冲蚀速率均呈递增趋势,但不同粒径范围,其增加的速度并不相同,且颗粒质量流率的影响程度要略大于入流流速;弯管拐角外壁面同时承载压力、应力及冲蚀作用,而拐角内侧壁面压力及冲蚀均较低,因此拐角外壁面的破坏概率远大于内壁面,加强拐角外壁面的防护尤为重要。     

浮顶罐内含蜡原油静态储存中的冷却胶凝规律

将失流点以下的含蜡原油看作是多孔介质体系,以附加比热容法描述蜡的结晶潜热,动量源项方法表征蜡晶网络结构对液态原油的流动阻力,基于有限体积法数值模拟含蜡原油的冷却胶凝过程。结果表明:传热机制和边界条件主导了凝油结构的演变进程。在自然对流作用下,凝油最先在罐底和罐壁所包围的区域内产生,且其始终是罐内胶凝最严重区域。罐顶最先形成完整的凝油层,其发展先后经历了慢速增长和快速增长两个阶段,且其凝油层厚度逐渐趋于均匀分布;其次是罐底,其发展过程与罐顶相反;最后是罐壁,其凝油层的演变具有从罐底沿罐壁向罐顶推进的特点。罐内对流越强,罐顶凝油层的增长速率越缓慢,罐底凝油层的增长速率越快。基于温度场及凝油结构的演变规律,可以将含蜡原油的冷却过程分为3个阶段,即自然对流占主导的第1阶段,导热逐步取代自然对流的第2阶段,及以导热为主导机制、边界条件调控下的第3阶段,同时给出了不同阶段原油温度分布和散热损失规律的细节。     

带有内外组合桨的搅拌设备内流场的数值研究

利用滑移网格法计算了以一定转速比反向旋转的内外组合桨搅拌的搅拌设备内的流场,工作介质分别选取98％甘油和1．5％(wt)CMC水溶液。通过对单桨与内外组合桨产生的流场进行对比,研究了搅拌设备内不同高度处速度、速度变化率、表观粘度及剪切速率的分布特点。结果表明：采用内外组合桨,介质为中粘牛顿流体时,在罐内主体区远离罐壁区域径向速度受到一定削弱,但在某些局部区域被增强,而对于假塑性流体径向速度总体上得到增强。采用内外组合桨可以加强轴向循环,改善搅拌设备近壁区的流动状况,且对假塑性流体流动状况的改善要优于中粘牛顿流体,另外还可以显著地提高搅拌设备内的剪切速率,同时使剪切速率的分布比较均匀。     

旋风分离器防磨减阻性能机理研究

为了提高旋风分离器的防磨减阻性能,运用计算流体动力学方法研究了常规和防磨减阻旋风分离器的防磨减阻机理。结果表明:常规旋风分离器容易发生严重的局部冲蚀,而防磨减阻旋风分离器冲蚀磨损区域较为均匀。在同一粒径下,防磨减阻旋风分离器的壁面冲蚀磨损远小于常规旋风分离器。两者的壁面冲蚀磨损速率随粒径增大而逐渐增大,当粒径大于15μm时,冲蚀磨损速率变化不大。两者的压降损失随着入口速度的增加而增大,当入口速度为15 m/s时,防磨减阻旋风分离器的压降为297 Pa远小于常规旋风分离器的821 Pa。防磨减阻板不会改变旋风分离器的流场特性,分离小粒径颗粒效率略小于常规旋风分离器,但粒径大于5μm时,防磨减阻旋风分离器具有很高的分离效率。     

基于Fluent的90°弯管冲蚀磨损的结构改善

本文采用数值计算的方法,研究了90°弯管内的冲蚀磨损情况,针对弯管外侧受到流体冲蚀磨损较严重的结果,对90°弯管处的结构以设置导流片的方式进行了改善。研究过程中发现,在弯头处设置导流片,管道的冲蚀磨损速率会降低,最优情况是在弯头处设置一片导流片,且导流片距弯管内侧壁面约为0.36D,此时管道的冲蚀磨损速率明显降低。对弯管结构的改善可以大大延长在役管道的使用寿命。