环流预汽提组合旋流快分系统粒级效率的三区计算模型

在大型提升管冷模实验装置上,系统地考查了带有环流预汽提的旋流快分(CVQS)系统的气相流场和粒级效率。结果表明,随着旋流快分系统喷出口气速的增加,粒径小于7 μm颗粒的粒级效率的变化较小,7～20 μm颗粒的粒级效率逐渐变小,而超过20 μm颗粒的粒级效率则逐渐增大。根据CVQS快分系统的气固分离原理和结构特点,建立了计算CVQS系统粒级效率的三区模型。计算结果表明,在颗粒粒径大于20 μm时,模型预测的粒级效率与实验值吻合较好,其最大相对偏差不超过6.1%;在颗粒粒径小于20 μm时,模型计算的粒级效率与实验值相差较大,其相对偏差在45.7%～80.3%之间变化,并且随着颗粒粒径的减小,其相对偏差逐渐增加。模型对于主要用于分离20 μm以上颗粒的CVQS系统的工程设计,具有重要参考价值。     

超重力水力聚结分离器流场分析与性能评估

采用离散相模型以脱油型水力旋流器为研究对象,分析了不同粒径油滴粒子在旋流场内的运移轨迹,得出随着粒径的增大旋流器的粒级效率逐渐升高。基于油滴运移轨迹设计了一种水力聚结旋流分离装置,可在旋流分离前端通过水力聚结使小颗粒油滴聚并成大颗粒油滴,进而增强旋流分离性能。开展室内试验对水力聚结分离器的分离性能和适用性进行验证。结果表明:粒径在100～900μm范围内随着油滴粒径的逐渐增大,旋流分离效率逐渐升高;水力聚结器可在油滴进入旋流分离器前使油滴碰撞聚结致使离散相油滴粒径分布增大,从而提高旋流器分离效率,其最佳入口进液量在4. 12m~3/h左右,最佳分流比为20%。     

文丘里分离罐气相流场特性及分离效率研究

采用雷诺应力湍流模型和离散颗粒模型对2种不同结构文丘里分离罐内气相和颗粒相进行了数值模拟,对比了其气相流场特性和分离效率。结果表明,侧出口分离罐A内的切向速度分布对称性较差,外旋流区较小,对分离不利;上出口分离罐B内的切向速度分布呈兰金涡分布,对称性良好,外旋流区较大,适合分离。2分离罐对粒径小于5μm颗粒的分离效率比较接近;粒径5μm~45μm的颗粒,B罐的分离效率明显高于A罐;粒径大于45μm的颗粒,A罐的分离效率略高于B罐。     

催化裂化沉降器旋流快分系统内气相流场的数值模拟与分析

为进一步提高催化裂化沉降器旋流快分系统的分离效率,首先对系统内气相流场进行了研究和分析.采用CFX5软件和应力输运方程模型（DSM）对其气相流场进行了三维数值模拟.将计算结果与用五孔探针测试的流场实验结果对比发现,计算结果与实验结果吻合较好,证明了应力输运方程模型适合用于旋流快分系统内三维流场的数值模拟.模拟结果表明：旋流快分系统内的流场为三维湍流场,在旋流头喷出口附近区域存在多个纵向旋涡,存在短路流现象,这是导致分离效率不易提高的主要原因.旋流快分头的S值和倾斜角对气流切向速度都有一定的影响,应优化确定.加入汽提气后,对旋流快分系统内的流场影响不大,但对气体的快速引出有利.     

旋流场中小颗粒污染物凝并及运动特性研究

为研究旋流对小颗粒凝并过程的影响,研究通过整合Lech Gmachowski Brown凝并核模型、湍流凝并核模型和XIAO提出的剪切破碎核模型,建立了一个考虑剪切流影响的适用于全粒径范围的颗粒凝并模型。首先计算了初始粒径为0.5μm的颗粒凝并效率,对比前人实验数据,验证了新模型对于湍流场过渡区内颗粒凝并行为的适应性。然后考察了旋流运动对亚微米和微米级颗粒凝并的影响,结果表明,旋流影响了亚微米级颗粒的自由扩散,促使不同粒径颗粒分离,从而降低凝并效率;对于微米级颗粒,旋流增加了小颗粒的碰撞概率,但无法提升凝并效果,旋流速度越高,凝并效果越差;在旋流场中设置轴向扰流板,可以改善小颗粒凝并效果。     

旋流分离器在乙二醇脱盐过程中的模拟研究

应用计算流体力学(CFD)模拟研究了旋流分离器内液固(乙二醇-NaCl)两相分离过程.应用RSS雷诺应力湍流模型、DPM离散相颗粒模型,建立液固两相分离模型,研究了旋流器结构、固相颗粒粒径、操作条件对颗粒分离效率、压降的影响.结果表明:采用优化的旋流分离器,粒径大于35μm的NaCl颗粒分离效率可以达到99.6％以上.     

环流旋流器的结构与性能研究

以细沙和水的混合物作实验物系,分别对四种不同结构尺寸的旋流器进行了研究,测定了不同操作条件的压降和分离效率。实验结果表明：带分离柱的环流式旋流器压降最低,效率最高。由该旋流器的粒级效率曲线可以看出,直径小于5μm的颗粒,由于比较容易被大颗粒夹带分离,其分离效率比7．5μm左右颗粒高。     

环流旋流器的结构与性能研究

以细沙和水的混合物作实验物系,分别对4种不同结构尺寸的旋流器进行了研究．测定了不同操作条件的压降和分离效率?实验结果表明,带分离柱的环流式旋流器压降最低,效率最高。由该旋流器的粒级效率曲线可以看出,直径小于5μm的颗粒,由于比较容易被大颗粒夹带分离,其分离效率比7．5μm左右颗粒高。     

环流预汽提组合旋流快分系统分离性能的实验研究

针对新型旋流快分器与密相环流预汽提器的优良特性,将两者耦合成一套完整的快分系统. 通过大型冷模实验,研究了该快分系统的分离特性,并考察了操作条件对系统快分效率及快分压降的影响规律. 结果表明,该系统能较好地实现气固高效分离,具有较大的操作弹性和优良的操作稳定性,冷态下分离效率在98.5%以上,最高可达99.93%,快分压降分布合理. 根据实验结果,得到该系统分离效率及压降的经验模型,计算值与实验值吻合较好.     

旋风收尘器的收尘效率和生料粒度分布关系

旋风收尘器所分离的固相颗粒大小对分离效率的影响非常显著,通常情况下只对10μm以上的颗粒保持很高的分离效率,对直径小于6μm的细颗粒的分级效率相对较低。本文分析了不同公司的生料粒度分布情况,通过计算生料的粒级效率、中位粒径,并对C1旋风筒技改后的生产线收尘效率进行对比,分析旋风筒收尘器与生料粒度的关系。     

环流旋流器的结构与性能研究

以细沙和水的混合物作实验物系 ,分别对四种不同结构尺寸的旋流器进行了研究 ,测定了不同操作条件的压降和分离效率。实验结果表明 :带分离柱的环流式旋流器压降最低 ,效率最高。由该旋流器的粒级效率曲线可以看出 ,直径小于 5μm的颗粒 ,由于比较容易被大颗粒夹带分离 ,其分离效率比 7.5μm左右颗粒高。     

高含硫天然气三相分离器分离性能实验研究

通过应用旋流三相分离方法,以缩尺工艺样机为实验模型进行实验,通过实验测定发现,高含硫天然气液相分离效率在90％左右,固相分离效率在86％左右,并且随着入口流量的增大,分离效率呈增大趋势,气相出口检测到的颗粒数较少,说明流体经过三相分离器,可以脱除绝大部分粒径10μm以上的液固相颗粒,分离效果显著.     

不同数量并联微旋风分离器分离性能影响研究

为了考察不同并联旋风分离器的分离性能,运用计算流体力学(CFD)软件对由不同数量、直径为30mm的微旋风元件构成的并联分离器性能特征进行了数值研究。结果表明,当微旋风元件入口气速一致时,增加微旋风元件数量,虽然各并联分离器对5μm以下、中位粒径3.5μm颗粒的总分离效率基本相同,但对3μm以下颗粒的分级效率有所下降;组合分离器灰斗中排尘管间间距减小,微旋风元件内切向速度分布几乎不变,中心轴向速度下降,排尘管尾端气流更加紊乱;随着微旋风元件数量增加,各组合分离器微旋风元件排尘管段旋流稳定性系数S_v沿轴向逐渐增大,微旋风元件内旋流稳定性变差。     

涡流空气分级流场中颗粒运动及分布规律研究

为探究粗细颗粒在分级机内分离过程,基于颗粒-涡相互作用模型和离散元软球模型研究了涡流空气分级流场中湍流脉动对颗粒运动及切割粒径d₅₀的影响,探索了分级过程中颗粒的分布规律。湍流脉动主要影响小颗粒的运动轨迹,对大颗粒运动轨迹影响不大,对切割粒径d₅₀无明显影响;在风速12 m·s^-1,转笼转速1200 r·min^-1工况下,从径向分布来看,小于20μm的细颗粒主要分布在转笼区,接近切割粒径d₅₀的颗粒在环形区内做旋流运动,大于25μm的粗颗粒会在靠近导叶的区域聚集,由于颗粒间的相互作用导致一些较细的颗粒会掺混在这些粗颗粒中,从而产生“鱼钩效应”;从轴向分布来看,小于20μm的细颗粒主要分布在分级机内靠近顶部区域,粗颗粒会逐渐向下沉降,粒径越大沉降越快。     

基于CFD的新型旋流快分系统模拟优化研究

某新建催化装置旋流快分系统内需设置粗旋分，故采用气固两相流模型对其进行CFD数值模拟研究，通过模拟得到VQS系统罩内环形空间气体流场分布情况以及颗粒浓度分布规律，考察VQS系统分离效率，并与常规VQS快分系统进行对比，确定该装置反应沉降器内VQS快分系统受粗旋布置的影响情况。模拟结果显示：VQS罩内粗旋的存在对VQS罩内旋流规律的影响很小，但是粗旋布置的位置会影响VQS系统的分离效率。对VQS罩内粗旋位置进行了优化，考察了三个不同工况，结果显示当粗旋料腿中心距离提升管中心2200～2600 mm时，VQS系统分离效率受粗旋的影响程度比较低，优选2200 mm。     

催化裂化沉降器新型高效旋流快分器内气固两相流动

用CFX软件对催化裂化沉降器新型旋流快分器的气相流场进行了三维模拟,湍流模型采用雷诺应力输运方程模型.计算结果与用五孔探针测试的气相流场实验结果吻合很好.采用离散轨道模型对该旋流快分器内颗粒的运动情况进行了计算,并由此估算了旋流快分器的分级效率和总分离效率.模拟结果表明：该新型旋流头可消除现有旋流头喷出口附近的短路流,更有利于提高旋流快分器的效率.两种结构形式的旋流快分器分离效率的计算对比说明：在旋流头处加入一个内构件,是很有价值的改进.     

石膏旋流器分离性能的试验研究

通过对影响水力旋流器分离性能的三个因素:底流管径、进料浓度和入口压力进行正交试验,得出影响旋流器分离效果的各因素主次顺序,并对各影响因素进行分析。通过分级实验得出,经分离后底流口颗粒粒径集中于20μm以上,溢流颗粒粒径则集中于20μm以下。随着颗粒粒径的增大,分离效率也在增大,当粒径达到30μm时,效率已经接近100%,旋流器起到明显的分级、增浓效果。     

环流式旋风除尘器的改进与分离性能研究

以分子筛-空气为实验物系,测定了三种不同结构的环流式旋风除尘器的压降和分离效率,即不加整流器、加有导流锥的整流器和加无导流锥的整流器。实验结果表明:加整流器后,分离效率得到一定的提高,加带有导流锥的整流器效率最高,但压降略有增加。由该除尘系统的粒级效率曲线可以看出,直径在2.8μm左右的颗粒由于容易被大颗粒夹带分离,其分离效率比4μm左右的颗粒高。     

催化裂化提升管出口超短快分的分离效率模型

在冷模实验装置上,系统地考察了SSQS系统(超短快分系统)的气相流场和在系统中的分离性能.在此基础上,根据SSQS系统气固分离的分离原理,建立了计算SSQS系统分离效率的横混模型.该模型同时考虑了惯性分离和排气管结构对颗粒捕集的作用,通过最终的修正,该模型所预测的结果和实验结果吻合较好.模型计算结果表明:在最优尺寸比例下,分离效率的主要影响因素为分离器外壳与中心排气管的半径差以及颗粒的切向速度.     

固相颗粒在旋流场形成过程中的运动分析

通过CFD-DEM耦合计算方法模拟不同粒径颗粒在FX-50水力旋流器内的运动行为,分析旋流器内旋流分离场的形成过程,连续相的运动采用求解平均化的Navier-Stokes方程得到,离散相的运动通过离散元法计算。采用欧拉-拉格朗日方法,通过Freestream曳力模型传递相间数据,分析了流体的速度场、压力场,颗粒群的速度、受力、颗粒-颗粒和颗粒-壁面的接触作用力。结果表明,当循环流与入口流汇合时,颗粒速度损失较大;当旋流场稳定后,60μm粒径颗粒群在旋流器锥段的堆积最严重,分离速度较70μm、80μm颗粒低;颗粒平均速度的变化为先减小再增大,直到以后的稳定变化。旋流场未稳定时颗粒在竖直方向的运移速度大于旋流场稳定后竖直方向的运移速度,80μm颗粒竖直方向平均速度始终大于60μm和70μm。颗粒-颗粒和颗粒-壁面的接触过程中,颗粒的受力以法向方向为主,当颗粒与壁面接触时,所受合力最大;由于流动前期颗粒在旋流器内运动轨迹不稳定,颗粒随机碰撞明显,导致颗粒平均接触力波动较大,当旋流场达到稳定状态以后,数值改变很小。