喷射式分布器的设计

提出了一种喷射式分布器的设计方法，并以水为物系，进行喷嘴的液体分布实验，得到喷嘴高度为600mm、压力为0．1MPa时的液体分布，根据液体分布拟合出液体分布函数，依据设计方法对不同排布方式下的液体分布进行了计算。结果表明，对于直径为1600mm的塔，6喷嘴且喷嘴间距为440mm时的液体分布较均匀。计算出的液体分布与实验结果基本吻合，说明设计方法可行。     

催化裂化再生器树枝状气体分布器射流作用区的床层压力脉动特性

在催化裂化装置中再生器底部通常设置有树枝状气体分布器,通过分布器上的喷嘴分布气体。分布器射流区的压力信号可以很好地反应分布器的流场特性,为减小磨损进行结构改进提供理论依据。为此,在二维床实验装置上针对分布器射流区压力分布及压力脉动进行了实验研究,结果表明：分支管间床层压力沿床层轴向高度逐渐减小,随喷射角度增大而减小,随喷嘴出口气速和静床高度增大而增大,由测点以上的物料量决定,可用来判断不同操作工况;当喷射角度为0°和22.5°时,分支管间处于密相区,压力脉动先增后减,对应着气泡的产生、聚并和破碎的规律;当喷射角度为45.0°和67.5°时,分支管间由射流形成稀相区,压力脉动由气流湍流度决定,高于密相区,随喷嘴出口气速和静床高度增大而增大,可为减小分支管外部磨损提供依据;影响喷嘴射流压力脉动的因素为相邻喷嘴射流冲击和颗粒的作用,喷射角度为22.5°时的射流压力脉动存在临界气速,取决于是否受到相邻射流的冲击,可以为喷嘴射流稳定性及工业上减小分布器的内部和外部冲蚀磨损提供理论依据。     

喷射式超重力旋转床的流体力学与传质性能的研究

采用空气-水物系和乙醇-水物系在喷射式超重力旋转床(简称喷射式旋转床)(转子直径为260mm,高45mm)中进行流体力学与传质性能实验,考察了F因子、喷淋密度和转子转速对喷射式旋转床压降和传质性能的影响。实验结果表明,喷射式旋转床压降随F因子、喷淋密度和转子转速的增加而增加;由实验数据回归得到压降关联式,干床压降的平均误差为8.7%,湿床压降的平均误差为10.5%;等板高度随转子转速和F因子的增加而减小,装有液体分布器时的等板高度比无液体分布器时的等板高度降低20%～50%。喷射式旋转床具有压降低和传质效率高的特点,尤其适用于高真空和热敏性物料的分离。     

提高气体吹灰器吹灰效果的方法

针对目前石油化工企业气体吹灰器使用效果不理想的状况,通过在1∶1工业应用规模吹灰试验装置上的模拟试验,找出了现有吹灰技术在优化吹灰时间、吹灰介质压力、吹灰器喷嘴排布、吹灰器喷嘴结构四个方面存在的问题。从这四个方面讨论了提高气体吹灰器吹灰效果的方法。在灰垢沉积初期,炉管表面积灰量少,黏聚力弱,此时为气体吹灰器吹扫效果最佳的时期;采用同轴双管改进型吹灰管结构,使吹灰介质进入喷孔时的压力衰减减少,从而使现有吹灰管吹灰气流的吹扫动能提高;根据不同炉型设计不同的吹灰器喷嘴布置结构,使吹灰喷嘴正对每根炉管的背部;对于炉管排数较多的对流段或预热器,增加斜喷嘴对吹扫第3～5排炉管上的灰垢有显著效果。     

HSD89型深穿透射孔器研制

研制了集高穿深和高孔密于一体的HSD89型射孔器。分析了影响深穿透射孔器穿深性能的装枪孔密、射孔弹排列结构、弹间干扰、枪内炸高、射孔弹装药结构和药型罩等因素,阐述了在高孔密条件下弹间干扰对射孔器性能的影响及炸高对射孔弹性能的影响。认为当射孔器直径较小时,射孔弹的开口和高度是提高射孔器的穿深性能的2个关键参数。在设计中采取多种措施增加弹间距,以减少弹间干扰,保证穿深。详细介绍了多种设计方案的试验筛选过程。经检测,产品孔密26孔／m,混凝土靶平均穿深409mm、套管平均孔径9．0mm,达到了设计要求。     

催化裂化气体分布器的CFD模拟及优化

部分炼油厂催化裂化流化床气体分布器喷嘴磨损非常严重,环型气体分布器布气不均匀,不利于流化床内催化剂均匀流化。对传统气体分布器喷嘴及环型气体分布器进行CFD气体流场模拟,发现在传统喷嘴入口处气流相互碰撞,导致偏流,致使高压区一侧的内壁磨损严重。新构思的喷嘴,把传统喷嘴入口处改为圆锥形的结构,可以使气体分布更均匀,不易偏流。对新型半环型气体分布器进行了CFD气体流场模拟,结果表明,新型分布器比传统的圆环形气体分布器的气体分布压力更均匀。     

中长喷嘴在大港油田推广应用效果

由于中长喷嘴比普通喷嘴一股长32mm，所以中长咳喘出口到井底的能量损耗也下降。以215.9mm钻头为例，使用中长喷嘴可使井底射流水功率提高28.36％，井底射流动压力提高44．26％，最大冲击压力梯度提高73．26％。由此可见，使用中长喷嘴可在不增加地面机泵动率的条件下达到提高钻井速度和降低钻井成本的目的。一、中长喷嘴应用统计1994年大港油田钻井工程公司推广中长咳喘钻头585只，占三牙轮钻头使用总数的引％。中长咳喘钻头平均进尺302．43m，普通喷明钻头平均进尺248．86m，在同地层、同类型估头条件下，前者比后者平均进尺提高21．53％…     

低压缩扩形喷嘴空化射流数值模拟及试验研究

针对水力喷射式海底挖沟所用锥形喷嘴冲蚀挖沟效率低等问题,基于理论分析,设计了缩扩形空化射流喷嘴。数值模拟结果发现,该喷嘴在低压1.5 MPa喷嘴压降下可以使淹没射流空化,空化发生的区域主要在扩张段。冲蚀试验揭示了喷嘴扩张段的长度对射流冲蚀效果的影响。1.5 MPa下冲蚀砂样试验结果表明:当喷嘴喉部长度为3倍喷嘴直径、扩张角为30°、扩张段长度为4倍喷嘴直径时,射流冲蚀效果最佳,试验条件下比其他3种缩扩形喷嘴的冲蚀深度及宽度分别提高125%和75%,对比锥形喷嘴分别提高73%和280%。研究结果为空化射流应用于海底挖沟提高效率提供了理论依据。     

有枪身小井眼射孔器的设计思路

本文主要从射孔弹装药结构、药型罩结构、导爆索、射孔弹排布方式以及二维数值模拟运算等方面入手，探讨了小井眼有枪身射孔器的研究方法，形成可行的设计思路，从而使43mm、54mm小井眼射孔弹在开口17mm-25mm、装药量5g-10g、5mm-7mm小炸高条件下，实现深穿透的性能。     

旋转喷头射流工具水力参数优化及结构参数优选

旋转喷头射流工具能产生高速射流，并且在射流反冲力作用下推动喷头旋转，形成复杂的旋转射流，可实现油管和套管高效清洗。以7 000 m井深条件下?73 mm油管为例，设计了与?44.5 mm连续管配套的?54 mm系列旋转喷头射流工具，开展了旋转喷头射流工具水力参数优化，并利用计算流体力学方法对工具结构参数进行优选。研究表明:当排量为270 L/min时旋转喷头射流工具的射流速度约为170 m/s，系统总压耗约为42 MPa，可以满足清洗要求；随着侧向喷嘴偏移半径增加，侧向喷嘴产生的反冲击力矩近似线性增加，其对壁面冲击压力先降低后升高；随着倾斜角度的增加，倾斜喷嘴对油管内壁冲击压力增加；转速在60~360 r/min内，倾斜喷嘴对壁面冲击压力变化不大；最优的结构参数组合为侧向喷嘴偏移半径12 mm、倾斜喷嘴倾斜角度75°、前倾喷嘴角度15°。该研究可为旋转喷头射流工具现场施工和参数优化提供指导。     

固定床反应器内构件-喷射型分配器的结构优化

采用欧拉两相流模型和标准的k-ε湍流模型,对一种喷射型分配器进行了数值模拟,在此基础上探讨了气相入口结构、液相入口数量、出口喷嘴直径等对分配器不均匀度和压力降等性能的影响,进而优化了分配器结构。研究结果表明,改进型分配器气相入口形式为朝向同侧的2孔,液相入口个数为4个,出口喷嘴直径为12 mm,分配器下方200 mm的液相分布不均匀度为0.170 2,与基本构型分配器相比降低了3.46%,可在一定程度上改善分布效果;压力降与基本构型分配器的压力降相近。     

LSXPT-1型双向液体喷头的研究

在 ?1 000 mm有机玻璃冷模试验装置上利用空气-水系统考察LSXPT-1型双向液体喷头的分布性能、喷出的液滴粒径、喷头入口压力、雾沫夹带等随液体流量变化的规律。结果表明：LSXPT-1型双向液体喷头的分布不均匀度系数在0.031～0.040之间,低于传统槽式液体分布器和缓冲沉降式液体分布器的分布不均匀度系数,分布性能优异;随着液体流量的增大,喷头入口压力增大,在液体流量为2.15～9.62 m3/h的范围内,喷头入口压力为 0.04～0.66 MPa;喷出的液滴粒径在1 975～2 350 μm之间,远高于当气速在3.0～4.0 m/s时因气液流动呈湍流状态液滴沉降所要求的液滴粒径（400～700 μm）;该双向液体喷头即使在空塔气速高达4 m/s时,其雾沫夹带量仍不超过7%,可允许更高的操作气速上限,提高塔的处理能力。     

基于CFD的喷射分配器结构优化研究

基于计算流体力学（CFD）对喷射分配器进行了数值模拟与结构优化研究,首先进行了模型验证,确保所选流体力学模型的可靠性,其次对喷射分配器的原始构型进行模拟,得到其压降、分布不均匀度以及分配器下方液相喷洒面积等性能参数。在此基础上,对分配器进气孔数目、开孔位置、喷嘴结构及尺寸进行优化,改进后的分配器的分布不均匀度比原始构型降低57.96%,分配器下方液相喷洒面积增大179.05%,压降增大10%,抗塔板倾斜能力提高2%。结果表明,改进的分配器综合性能优于原始构型。     

FCC装置主风分布管喷嘴磨损的气相流场分析

用FLUENT流体计算软件对FCC装置再生器树枝状分布管喷嘴流场进行了计算,分析了喷嘴发生磨损的机理.对喷嘴流场的计算表明喷嘴磨损是催化剂颗粒造成的,属于气固两相流冲蚀磨损.由于某些喷嘴的压力降偏低和流场存在偏流,造成催化剂颗粒倒流至喷嘴内部或分布支管内部.催化剂颗粒流经喷嘴时,斜向冲击内壁产生冲蚀磨损.磨损首先发生在喷嘴内壁局部区域,形成圆弧状磨损痕迹,再将喷嘴磨穿,逐渐扩大为整个喷嘴,磨掉喷嘴.这些分析结果可为主风分布管的设计提供帮助.     

轴向固定床反应器内构件的研究

在直径1000mm、高3000mm的轴向固定床冷模装置中研究了气体分布器和瓷球填料对反应器内气流分布的影响结果表明,随着表观气速的增加,反应器内气流的不均匀程度增加;气体分布器可改变床层内气流流形并使气流的径向速度分布趋于均匀;瓷球填料的阻力作用也可使径向气流的速度分布趋于均匀。合适的气体分布器与瓷球填料联合使用能使催化剂床层中气体的径向压差小于0.08kPa。     

催化裂化再生器树枝状主风分布管磨损的气相流场分析

通过对催化裂化装置再生器树枝状主风分布管内流场的数值模拟,分析了树枝状主风分布管磨损的机理.再生器树枝状主风分布管的磨损一般发生在分支管内部和喷嘴内壁,属于气固两相流的冲蚀磨损.流场计算表明,沿管程各喷嘴的出流流量不均匀,压力降也不相等,造成分支管外部的催化剂颗粒倒流至分支管内部从下游的喷嘴流出,进而导致分支管内部和喷嘴内壁的冲蚀磨损.     

气液两相流通过管壁小孔分配特性的试验研究

以开有小孔的管壁为研究对象,对层流下气液两相流通过管壁小孔的分配特性进行了理论分析和试验研究。结果表明,气液两相流通过管壁小孔的流动存在一临界高度hb,如果小孔入口与气液界面之间的距离h大于该临界高度,将不会发生夹带现象,临界高度hb主要取决于小孔两侧的压差;对于小孔分别位于气相集中区或液相集中区的分配器,进入分流回路的分流体为单相气体或单相液体或质量含气率为固定常数的两相流体;对4孔分配器,进入小孔的气液含量与孔的位置以及管内气液相分布有关,气液相分流系数受主管流型波动影响较大。