焦炉煤气脱硫吸收塔两相流场计算流体力学数值模拟

以商业化软件FLUENT为计算平台,将计算流体力学(CFD)与两相流流动结合起来预测复杂吸收塔内的两相流动情况。计算在三维体系中展开,在满足收敛以及质量守恒条件后,得到了稳态条件下的单相流场,并引入欧拉多相模型和多孔介质模型,对单相流含填料流场和两相流场进行了计算。计算结果表明,使用标准k-ε湍流模型和欧拉-欧拉多相流模型可以模拟出脱硫吸收塔内的复杂流场,呈现出极好的对称性并且流场的各项性质定性正确,可以确定塔结构及操作参数均已达到要求;多孔介质项对于塔内两相逆流的速度差起到了较好的平衡作用,与填料塔中的预期结果定性相符,同时说明该模型可以较好地完成对散装填料的模拟,在计算中表达出其应有的性质。     

管型混合澄清槽内的液-液两相流的数值模拟

管型混合澄清槽在工业生产中具有广阔的应用前景。通过计算流体力学分别对管型混合澄清槽内的混合室和澄清室进行数值模拟,系统地探究了分散相液滴尺寸（d₃₂₌ 100~500 μm）、进料油水比（O∶A = 1∶1~1∶5）、入口挡板及入口位置对混合澄清效果的影响,并将模拟结果与传统方型混合澄清槽进行对比。结果表明,管型混合室内的流场分布更合理,不易形成流动死区。管型混合室内搅拌桨上方和下方形成压力更小的低压区,流体的湍动能更大,搅拌性能更好。在混合室中,降低分散相d₃₂和进料油水比能够提高混合性能。在澄清室中,提高分散相d₃₂和降低进料油水比能够提高澄清性能,入口挡板能够有效提高澄清性能。     

吸附罐底端二维数值模拟研究

正确计算出吸附罐内底端的流场和压力分布情况,对于吸附罐的整体设计具有重要作用。以环保行业中常见的吸附罐为例,应用计算流体力学技术,研究了两种形式吸附罐底端流体的流态参数,并对其内流体流动进行了二维模拟,得到了相应参数下吸附罐底部流体的速度场和压力场分布情况。     

侧进式搅拌釜内气液两相流的数值模拟

采用计算流体力学(CFD)技术对φ1.5 m×1.2 m侧进式气液搅拌釜内气液两相流场进行数值模拟,检验了3种气液分界面边界条件和两种相间曳力模型。通过UDF程序将上述模型分别与欧拉双流体模型和 dispersed k-ε 两相湍流模型进行耦合计算,得到搅拌功率准数、总体气含率和气相分布,并与冷模实验结果进行对比,得到能准确预测的CFD模型。研究结果表明,3种气液界面边界条件下采用标准S-N模型计算所得的功率准数和气体分布误差均较大,而Brucato-Tsuchiya模型的预测结果更接近实验结果;气液界面边界条件对总体气含率的预测影响较大,采用速度进口或脱气边界和Brucato-Tsuchiya模型耦合计算所得的结果误差比压力出口边界明显要小。     

三通管二维湍流数值模拟

正确计算出三通管内流体交汇附近的流场、温度场和压力场的分布情况,对于管路的设计具有重要作用。本文以石油工业中常见的三通管为例,应用计算流体力学(CFD)技术,研究三通管管内流体各个流态参数,使用了FLUENT软件的标准k-ε模型对管内流体进行了二维模拟。在此过程中采用了不同流体介质和不同状态参数,并对模拟结果进行了分析,得出了用FLUENT进行模拟,效果良好。     

加压溶气气浮设备结构与工艺技术研究现状

气浮设备具有处理效果好、投资及运行费用少、占地小、管理方便等优点,可以有效地处理石油化工行业污水,具有广阔的应用前景。本文介绍了加压溶气气浮的设备结构特点和工艺技术研究现状,为污水处理工艺中气浮设备的选型和工程应用提供参考。     

六直叶开启涡轮式搅拌器的二维数值模拟

由于搅拌过程中流场的复杂性,选用何种型号的搅拌器从而提高搅拌效率、降低能耗是搅拌设计中的关键。本文借助Fluent软件分析六直叶开启涡轮式搅拌器的桨叶直径、转速对搅拌的影响,并对比了在同一工况下平直叶圆盘涡轮式搅拌器和六直叶涡轮搅拌器的搅拌效果。     

高效溶气气浮与MBR工艺处理化工有机废水

根据某化工厂的水量、水质等特点,采用隔油-高效溶气气浮-MBR工艺进行处理。实践证明,该工艺运行稳定、操作简便,运行方式灵活,对水质波动适应能力强,出水水质可达到《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)一级标准,并达到《城市污水再生利用工业用水水质》(GB/T 19923—2005)厂内回用冷却水要求。     

溶气气浮和涡凹气浮的比较及适用场合

溶气气浮和涡凹气浮是废水处理中两种最常用的气浮工艺。本文深入比较分析了溶气气浮和涡凹气浮的工作原理、系统组成、气泡产生特点及优缺点等,以及由此提出了两者的适用场合。在实际应用中应根据废水性质合理选用。     

搅拌反应器内气液两相流的CFD研究进展

搅拌式气液反应器因其操作灵活、适用性强等优点,在过程工业中应用广泛.综述了采用计算流体力学CFD技术对搅拌反应器内气液两相流动行为的数值模拟研究.Euler-Euler双流体模型作为主要方法用于描述气液两相流动,在其基础上耦合相对简单的气泡数密度函数模型或复杂的群体平衡模型,可较为准确地预测搅拌反应器内气泡尺寸和局部气含率及其分布规律.CFD模拟结果可用以分析和评价不同搅拌桨叶、搅拌桨组合和气体分布器的气液分散性能,对气液反应器的结构优化和过程强化提供了有效手段.     

搅拌槽内固液两相流的数值模拟及功率计算

使用计算流体动力学的方法对搅拌槽中的流场进行模拟,得到搅拌槽中液体的流动状况和体积分数分布。对流场分布规律、固体颗粒体积分数特点加以分析,进而利用模拟出的数据计算搅拌轴的功率,为搅拌器的设计提供参考。     

洗涤冷却室气液两相流的模拟及结构优化

洗涤冷却室是激冷式煤气化炉的重要组成部分,对气化室内生成的高温合成气进行降温及洗涤。目前的洗涤冷却室在工业上依然存在诸多问题,如液位及压力波动较大、装置运行不稳定、洗涤效率不够高等,需要对其结构进行优化改进。采用三维欧拉-欧拉模型对三种不同结构的洗涤冷却室进行了CFD模拟。三种洗涤冷却室的结构分别为无内构件、含有支管内构件及新型耦合支管与导流筒内构件。与文献实验数据的对比表明,模型能较准确地预测洗涤冷却室内的气含率分布。支管的加入分流了部分气量,使部分气体能够从鼓泡区域中心上升,促进了气体的径向扩散,有助于维持装置的稳定运行;而导流筒内构件的加入增大了支管气体分流的比例,提升了洗涤冷却室液面下的全局气含率,增强了气液回流,从而进一步强化洗涤效果。     

用VOF法模拟导向立体传质塔板罩内两相流

利用计算流体力学中的VOF方法对导向立体传质塔板（CTST-8）罩内气液两相流场进行了数值模拟,用Fluent的前处理软件gambit建立物理模型,在速度梯度大的地方采用局部加密网格,根据计算结果进行网格的自适应。用Fluent 6.1 对CTST-8在板孔气速为8.4 m/s,清液层高度为25 mm的工况下进行数值模拟。模拟结果显示了罩内流场的三维特性,并反映出罩内流场的相含率分布,速度分布以及压强分布等。将罩内压强的测量结果与模拟结果进行对比,两者吻合较好。说明本文数值模型具有较好的精度,可以用于CTST-8罩内两相流场的预测。     

循环射流混合槽内液液两相混合特性数值模拟

循环射流混合槽作为一种高效的混合装置在化工过程强化处理技术中具有潜在的工业应用前景。由于缺乏对其内多相体系流动和混合行为的研究,制约了循环射流混合反应器的优化设计与工业化应用。本文选取水和二甲基硅油两相体系,采用计算流体力学软件ANSYS Fluent V16.1中Eulerian-Eulerian多相流模型和SST k-?湍流模型,对两种不同加料方式下循环射流混合槽内液液两相射流中心线速度、离析强度、拉伸率等参数进行研究。研究结果表明：分散相浓度（α_d）增大射流卷吸能耗增大,在l/s<0.4内α_d=1.80%和2.86%量纲为1的射流中心线速度衰减趋势与α_d=6.00%相比减弱51%和21%;在低分散相浓度时,量纲为1的射流中心线速度随Re的增大衰减趋势变化小,在l/s<0.24内Re=6346、9519和12692量纲为1的射流中心线速度衰减趋势与Re=3173相比分别减弱2.60%、2.87%和12.69%。离析强度随混合时间的增大而减小,随周向角度增大呈W形变化趋势。在相含率和雷诺数相同时,对称球状较圆柱状加料达到混合时间减少65.5%;不同喷嘴之间的拉伸率随迹线长度的增大而增大,jet1和jet9位置处的拉伸率与其余喷嘴相比较大;相同喷嘴之间拉伸率随Re的增大而增大,Re=6346、9519和12692的拉伸率与Re=3173相比分别提高289%~320%、418%~454%和607%~667%。     

导向立体传质塔板罩内两相流的CFD模拟

利用VOF方法建立了导向立体传质塔板(CTST-8)罩内气液两相流动的CFD模型,采用CFD软件FLUENT对模型进行求解.物理模型用FLUENT的前处理软件Gambit建立,在速度梯度大的地方采用局部加密网格,根据计算结果进行网格的自适应.对板孔气速为8.4 m/s,清液层高度为25 mm的工况下进行数值模拟.模拟结果显示了罩内流场为复杂的三维流动,利用计算可得到罩内流场的相含率分布、速度分布以及压强分布等.将罩内压强的测量结果与模拟结果进行对比,吻合较好.说明本文数值模型具有较好的精度,可以用于CTST-8罩内两相流场的预测.     

水力学聚焦微通道中气液两相流动的数值模拟

采用计算流体力学方法,考察了水力学聚焦微通道中气、液两相的流动状态。气、液两相在微通道中呈膜状流动,成膜过程可划分为3个阶段,液相表面压力、黏性力和表面张力在该过程中不断变化。考察了两相入口压强对两相流量和膜厚的影响,模拟结果显示:保持两相压强比值不变,同时改变两相压强,影响不显著;改变两相压强比值,影响显著。     

环管反应器内液固两相流的数值模拟

为了对环管反应器内液固两相的流动形态进行研究,建立了以颗粒动力学为基础的Euler-Euler双流体模型.在浆液流速远大于自由沉降速度的情况下,模拟了不同浆液入口速度时的环管反应器上升段压力降,同时对管道内液固两相流中的一些重要参数进行了数值研究:在入口液固两相体积分布均匀的情况下,环管反应器上升段、弯管段以及下降段液固两相体积分布和液固两相速度均不一样,在弯管段由于离心力存在而引起管道内二次流,使得固相颗粒甩向弯管的外侧壁,引起固相体积分数在弯管外侧壁明显增大,管道内固体颗粒相分布不均.在浆液速度v =3 m·s-1时,液相和固相的速度有一定的速度差,随着入口速度增大,速度差变小;当浆液速度v =7 m·s-1时,固体颗粒相速度分布与液相速度基本相同,两者之间的滑移速度可以忽略.计算结果与传统经验公式的比较表明模型能有效地描述环管反应器内压力降和反应器内浆液流动形态.     

新型“U”型板溶气气浮装置浓缩生化污泥的应用

介绍新型"U"型板溶气气浮装置以及"U"型板的工作原理,重点分析"U"型板溶气气浮对生化污泥的浓缩效果。在不同的污泥负荷、溶气回流比、PAC以及PAM加药量的情况下,进行气浮中试试验,寻找最佳的试验工况。试验结果表明,当污泥负荷为57 kg/(m^2·h)、溶气回流比为35%、PAC加药量为30 mg/L、PAM加药量为8 mg/L时,气浮出泥的污泥含固率能稳定在5.55%左右,"U"型板溶气气浮对生化污泥的浓缩效果很好。这对实际生产中气浮工艺取代二沉池以及重力浓缩池提供了现实可行的指导意义。     

矩形截面螺旋管内气液两相流型转换数值模拟

采用CLSVOF(coupled level set and volume of fluid method)方法,以空气和水为介质对矩形截面螺旋管内气液两相流动进行数值模拟,气相折算速度U_G为0.1～2.5 m·s^-1,液相折算速度U_L为0.09～4.5 m·s^-1.研究螺旋直径、螺旋升角对流型转换边界的影响,并绘制了不同螺旋直径、不同螺旋升角下的流型图.数值结果表明,与传统VOF方法相比,CLSVOF可以得到更精确的相界面;随着螺旋升角的增加,塞状流向泡状流的转换边界向U_L减小的方向进行,但是幅度很小,塞状流向弹状流的转换边界向U_L减小的方向进行;随着螺旋直径的增加,塞状流向泡状流的转换边界向U_L减小的方向进行,塞状流向弹状流的转换边界向U_L减小、U_G增大的方向进行;与Murai流型图相比,流型转换边界有所差异.     

基于Fluent模拟的垂直上升管中液液两相流的数值模拟

使用油相作为分散相,初始管中充满水,其中水作为连续相,运用Fluent模拟软件中的混合模型对垂直管中油水两相流动进行数值模拟,用Gambit建立流场模型,采用Mixture模型进行模拟,得到相应的速度分布云图、速度矢量图、压力分布图。模拟结果表明,油滴在挤出后开始经过一段加速距离,之后以一定的速度开始匀速上升,液滴之间没有相互干扰。该结果与实验中观察到的现象一致,说明运用Fluent模拟软件进行的数值模拟结果是可靠的,能对实验现象进行很好的预判。