LNG垂直喷射源连续泄漏扩散的模拟

对液化天然气(LNG)扩散的物理过程进行了理论分析。针对垂直喷射源连续泄漏扩散特点,将液化天然气扩散过程分为重气扩散与被动扩散两个阶段。结合烟羽抬升计算,在两个阶段分别采用SLAB稳态烟羽模型与高斯烟羽模型,建立了液化天然气扩散过程数学模型。研究了垂直喷射源泄漏形式和不同环境条件下的扩散情形。对液化天然气泄漏后混合云团扩散形成的浓度场、温度场和其他特征参数进行了模拟。得到重气扩散阶段随下风向距离增大,扩散云团高度、宽度、温度、密度、云团中液化天然气蒸气含量、水含量的变化规律,被动扩散阶段云团中液化天然气质量分数的变化情况。可以为事故危害范围的测定、事故后人员的疏通和补救工作的指导提供帮助。     

气液爆轰的数值模拟与连续边界垂直扰动法

采用高分辨率的 Ｔ Ｖ Ｄ 格式和 Ｍａｃ Ｃｏｒｍ ａｃｋ 格式,对二维轴对称气液两相爆轰进行了数值模拟,研究了爆轰的发展过程以及产生的空气冲击波的传播规律。计算中考虑了燃料液滴的蒸发,液滴边界层的剥离等影响,并采用了作者提出的“压缩波判别人工压缩法”和“ Ｍａｘ Ｅｔａ 方法”。对连续边界的处理,作者提出了“垂直扰动法”,取得了良好的结果。     

溴化锂溶液垂直降膜过程中流动与传热的数值模拟

采用流体体积(VOF)法捕捉自由界面,并应用连续表而力(CSF)模型,建立了垂直降膜波动模型,研究了溴化锂溶液垂直降膜过程中的波动过程,根据波动模型得到的界面信息,建立了以波速为动坐标系的固定界面传热模型,同时考察了波动对传热的影响,并建立了垂直降膜波动模型和固定界面传热模型.结果表明:一定入口频率的扰动发展为孤波和毛...     

共轴反转型生物反应器内流场数值模拟与性能分析

使用生物可降解塑料是解决白色污染的有效手段,然而在生物反应器中生产可降解塑料过程中会面临气体传质能力不足和能耗过大等问题,导致生产成本居高不下。为解决这些问题,提出了一种共轴反转型机械搅拌式生物反应器,并通过数值模拟对新型反应器内两相流场进行了仿真及定量分析。通过模拟气泡羽流、鼓泡塔及搅拌器系统内流场,并与实验结果对比,在双流体模型中引入了曳力、升力及湍流扩散力以及基于TroshkoHassan模型的两相湍流模型,验证了双流体模型在该问题中的有效性。对新设计的反应器内流场模拟结果表明,两相作用力模型对模拟准确性影响较大,而共轴反转能够在流场中形成更好的剪切效应,增强气体分散能力,从而提高整体气含率及相对功率准数。     

多室环流反应器气含率的三维数值模拟与分析

在常温常压条件下,以空气为气相、水为液相,对多室气升式环流反应器内气液两相流动状态进行了数值模拟,采用Euler两相流模型模拟了不同表观气速条件下各室气含率的分布情况。数值模拟计算结果表明,上升室气含率随表观气速的增大近似呈线性增长;各上升室气含率受自身表观气速的影响较大,而受另外一上升室表观气速的影响较小。     

煤和焦炉气联供制合成天然气过程的建模、模拟与分析

近年来中国的煤制天然气项目快速发展。然而煤制天然气项目的CO₂排放量大、污水产量高难处理,生产过程能效低。与此同时,中国焦炭工业每年产生约700亿立方米的副产物焦炉气,这些富氢的焦炉气大多被燃烧或直接排放进入大气,对环境造成严重影响,同时还浪费了巨大的经济价值。煤和焦炉气联供制天然气新工艺可有效解决这些问题。焦炉气与煤元素互补,焦炉气中的氢气可用来调节合成气的氢碳比;甲烷可通过甲烷干重整过程降低煤制烯烃过程排放的CO₂,提高碳元素利用率,实现节能减排。本文针对煤和焦炉气联供制天然气这个新的工艺过程进行建模、模拟与分析,发现新过程的能效比煤天然气烃过程提高了约8个百分点,而CO₂排放量则减少了约60%。     

混合溶剂萃取精馏分离邻二甲苯-苯乙烯的流程模拟与参数分析

通过气液相平衡实验,确定了萃取精馏分离邻二甲苯-苯乙烯物系的单一萃取剂(环丁砜)和混合溶剂(环丁砜和N-甲基吡咯烷酮)及其适宜的质量配比.在此基础上,用Aspen plus流程模拟软件,对萃取精馏过程进行模拟分析,考察了溶剂比、回流比、理论板数对分离效果的影响,得到了萃取精馏塔适宜的操作工艺条件,为工艺设计开发提供了基础数据.     

固定化微生物反应器内气液两相流的CFD模拟与分析

利用CFD软件Fluent对固定化微生物反应器内曝气头不同安装高度下的气液两相流进行了三维数值模拟。采用两相流欧拉-欧拉模型和液相Standard-ε湍流模型,模拟获得了x、z截面处的液速分布图,并分析比较了4种方案下反应器内的液相速度和气液两相混合程度。结果表明:曝气头安装高度450mm、微生物柱安装高度370mm为最佳安装高度。     

煤和焦炉气联供制烯烃过程的建模模拟与分析

由于煤富碳少氢,煤制烯烃过程生产1 t产品将排放约5.8 t CO₂.与此同时,中国焦炭工业每年产生约7×10¹⁰ m³的副产物焦炉气,这些富氢的焦炉气大多被燃烧或直接排放进入大气,对环境造成严重影响的同时还浪费了巨大的经济价值.本文对焦炉气辅助煤制烯烃的新过程进行了建模模拟与系统分析.焦炉气与煤元素互补,焦炉气中的H₂可用来调节合成气的氢碳比;CH₄可通过甲烷水蒸气重整和甲烷干重整两个过程,提高合成气的氢碳比的同时降低煤制烯烃过程排放的CO₂,提高碳元素利用率,实现节能减排.这个新的联供过程的能效比煤制烯烃过程提高了约10个百分点,而CO₂排放量则减少了约95%.     

基于ASPEN Plus的燃煤机组环保岛系统仿真与敏感性分析

以某600MW燃煤机组环保岛系统为研究对象,利用ASPEN Plus软件对烟气污染物脱除过程进行建模,并通过仿真实验对氨氮摩尔比、循环浆液pH、脱硫塔液气比、烟气温度、烟气流量等运行参数进行了敏感性分析,获得了烟气污染物脱除系统对各参数的静态响应特性。结果表明,对于在钒钛基催化剂上发生的选择性催化还原脱硝反应,氨氮摩尔比应略高于0.92,以保证脱硝效率,减小运行成本和氨逃逸量;当氨逃逸量在允许范围内时,提高浆液pH有利于增强脱硫作用和增加石膏产量,同时,应尽量降低脱硫塔液气比以减小运行成本,但液气比不可小于8,否则系统脱硫效率将大幅下降;省煤器出口烟温应小于350℃,控制在310～350℃时,系统综合脱硫脱硝效果较好;对于烟气流量变化,环保岛系统具备较强的适应能力。这些结果为环保岛系统的优化运行和智能控制提供了定量参考。     

搅拌槽中垂直列管外壁表面传热系数的模拟计算

使用计算流体力学(CFD)软件CFX对搅拌槽内垂直列管外壁的温度场进行了数值模拟,根据温度分布计算了不同高度处列管外壁的局部表面传热系数和列管外壁的平均表面传热系数. 搅拌槽直径D=500 mm,4组对称垂直加热列管兼作挡板,搅拌桨为四斜叶桨(PBT),以甘油为工作物料,计算中雷诺数为232. 研究结果表明,背向流体的列管外壁的局部表面传热系数最小,在同一列管、相同位置、不同离底高度下的最大局部表面传热系数与最小局部表面传热系数之比达到6.23;列管外壁各点局部表面传热系数沿轴向的分布差别很大,在同一离底高度、同一列管的不同位置,其最大与最小值之比达4.48,且均随着轴向离底高度的增加而减小;每根列管外壁的平均表面传热系数的最大与最小值之比为2.35,将4根列管外壁的平均表面传热系数模拟结果与文献进行了比较,发现二者基本吻合.     

UM46.4型水泥原料立磨工艺工程仿真与优化研究

采用工程仿真的方法,以冀东水泥滦县有限责任公司5000 t/d生产线生料磨系统中UM 46.4立磨中的气流为研究对象,分别对立磨喷口环截面积改变前后内部载物输送气流的变化进行了工程仿真研究.结果表明,立磨腔内气体的流动主体为湍流;在改变喷口环截面积前后,内部气体流动趋势基本相同,在选粉机周围Y方向速度都可以吹起满足细度要求的颗粒,而立磨下部小腔体和立磨上部选粉机周围区域湍流动却有明显变化;喷口环截面积越小,立磨下部小腔体的不利湍流动能越小,越有利于降低排渣量,使小腔体内悬浮物料快速回落,提高粉磨效率;选粉机周围的有利湍流动能越大,使符合细度要求的物料颗粒更容易向选粉机周围汇聚,提高了选粉效率,进而达到提高立磨台时产量.当喷口环截面积从2.27 m2减小到了1.79m2,平均台时产量可由400 t/h提高到425t/h.     

微内压大型立式圆筒储罐设计原理及应用分析

针对GB 50341-2003和API 650-2009关于微内压储罐设计的规定,通过对相关的计算公式进行推导,包括满足强度要求最小抗压环面积计算;罐底不被提离最大内压计算;罐顶破坏压力计算,按弱顶结构设计时,对抗压环截面积限定值计算,说明了上述标准中微内压储罐的设计理论依据,分析了国内外标准中相关计算公式的差异及原因,提出了使用标准中公式进行设计时应注意的问题.     

工业循环冷却水系统节水节能措施分析

结合当前水资源缺乏的严峻形势,立足设计细节,阐述了工业循环冷却水系统节水、节能具有很大的潜力.从工程设计的角度,提出了提高换热设备冷却水供回水温差,调整冷却塔风机运行方式,采用单独的循环冷却水系统低压给水系统,收集、处理后回用循环冷却水排污水,以及综合考虑换热器和循环冷却水系统的安全系数等措施,可减少资源浪费、节约用水...     

连续螺旋折流板换热器壳程流动与传热数值模拟

建立了连续螺旋折流板换热器三维模型并划分网格,采用分离式求解器、SIMPLE压力速度耦合方式与Realizable k-ε湍流模型,利用FLUENT软件对连续螺旋折流板换热器壳程流体流动与传热进行了模拟计算,得到壳程流体速度、压力与温度分布图,并与传统弓形折流板换热器作比较。螺旋折流板节距与弓形折流板间距相等时,螺旋折流板换热器壳程传热系数增加了25%左右,而压力降减小了18%左右。通过对不同螺旋角度的螺旋折流板换热器进行模拟分析,发现随螺旋角增大壳程传热系数和压力降都呈减小趋势,且壳程流体进口平均速度越大,作用越明显,故在实际工程中,盲目追求高的传热系数或低的压降都是不可取的。本数值模拟可为螺旋折流板换热器进一步的工程研究提供可靠的理论参考依据。     

聚甲醛连续挤压过程温度场的数值模拟与分析

采用高分子材料加工理论和有限元方法,建立了聚甲醛连续挤压的有限元模型,模拟了聚甲醛连续挤压过程的温度场分布,分析了预热温度和滑动块滑动速度对聚甲醛在滑动块沟槽、模腔和模具中的温度场的影响规律.模拟结果表明:随着预热温度和滑动速度的提高,在整个连续挤压成型过程中坯料温度升高,高温区的范围有扩大趋势,并且滑动块速度的提高使高温区扩展的程度小于预热温度改变带来的影响.该研究对于聚甲醛连续挤压工艺的制定具有重要指导作用.     

真空玻璃的应力分析及强度设计

基于真空玻璃的典型结构特征,分析了大气压差、温差及风载荷作用下真空玻璃的应力分布特征,给出了最大弯曲拉应力定量计算公式。基于结构抗力设计方法,分析了长期和短期应力协同作用下真空玻璃的承载性能设计。结果表明,在给定基片厚度情况下,随着支撑物间距的增大,真空玻璃最大弯曲拉应力呈近似线性增长,在支撑物间距不变情况下,真空玻璃最大弯曲拉应力随基片厚度增大呈指数式下降趋势。温差引起的最大弯曲拉应力与玻璃基片厚度及长宽尺寸无关,但与膨胀系数有关,温差值与其引发的真空玻璃最大弯曲拉应力呈线性关系。相同条件下,真空玻璃抗风压性能弱于与其等厚度的单片玻璃。在长期和短期应力协同作用下,宜分别计算不同应力作用时间下真空玻璃的效应设计值进行校核。     

基于Aspen Plus的焦炉气制甲烷工艺模拟与分析

利用Aspen Plus模拟软件对焦炉煤气制甲烷工艺进行了流程模拟。分析了甲烷化反应压力、过热蒸汽与反应进料气质量比对反应器出口温度和甲烷产量的影响。结果显示,当反应压力在10×103kPa³0×103kPa时,可调控两个反应器出口温度范围均为0℃30×103kPa时,可调控两个反应器出口温度范围均为0℃⁵0℃,甲烷产量变化很大;当过热蒸汽与反应进料气质量比在0.0550℃,甲烷产量变化很大;当过热蒸汽与反应进料气质量比在0.05⁰.40时,可调控第一、二级反应器出口温度范围分别为0℃0.40时,可调控第一、二级反应器出口温度范围分别为0℃⁵0℃和0℃50℃和0℃²5℃,甲烷产量变化不大。     

中低温氢还原铁矿微粉过程的实验研究与数值模拟

采用失重法研究了500~600℃条件下,H2还原铁矿微粉的反应过程. 针对气体浓度及反应热对铁矿粉还原过程的影响,提出了传热、传质与反应耦合动力学模型,以模拟铁矿微粉气相还原过程. 通过数值计算得到矿粉在不同温度下还原率随时间的变化规律,同时模拟了矿粉内温度变化与分布,以及气体浓度在微粒内部的分布与变化. 模拟结果表明,矿粉在600℃下完全还原时间仅为20 min,气体在15 min后全部扩散到粉粒中心.