低温输运管道预冷过程的气液两相数值分析

低温流体在输运管道中预冷时会出现复杂的气液两相流现象。本研究的数值仿真主要针对液氮在管道内沸腾过程中的传热特性、气泡的生成规律、临界热通量等进行分析。通过改变管道直径、入口液氮流量,讨论了不同时刻计算域内部的温度、热通量以及两相分布规律,最终得到研究范围内的临界热通量（CHF）特性。研究发现,流体温度突变时间随着管径的减小而提前,随着流量的增大而后延;壁面温度变化幅度随着管径的增大而增大;CHF值随着管径的减小而增加,随着入口流量的增加而减小。     

紊流双套管气力输灰技术及其设计要点

紊流双套管密相气力输送技术与其它气力输送技术明显不同是干灰不需要悬浮输送，因而其系统的设计、运行方式有其鲜明的特点：输送能力大，需要的输灰管道很少，输送速度低对系统的磨损轻。该技术在水泥余热利用中得到了成功的应用。     

双套管双管板换热器流动及传热性能数值模拟

采用CFD软件方法,研究双套管双管板换热器传热及流动特性.对隔绝腔连同内外套管的环形间隙内分别充入空气、水、甲苯气体和氩气4种介质进行模拟.结果表明:不同介质对传热有不同影响,充入水时的换热效果最好,甲苯气体的最差;壳程介质在流体接管进、出口附近存在回流和绕流且速度较小,管程介质流动较为均匀,受壁面边界层影响,速度在管...     

反应性双射流中标量输运和化学反应特性

基于OpenFOAM中pimpleFoam求解器对具有二级非平衡基元反应(A+B\stackrel{}{\to }R)的双平行平面射流中流动-化学反应耦合过程进行数值模拟,研究了不同射流口间距下反应物、生成物浓度标量在流场中心线上的产生、消耗和输运行为。首先将反应性单射流模拟结果与前人实验研究和数值模拟结果进行对比,验证了数值算法的精确性。结果表明：(1) 两股射流在准滞止点和混合点的行为直接影响着化学反应。(2) 射流相互作用尺度x_* 可以预测不同射流口间距下反应物和产物的湍流标量统计量。(3) 在Da=0.1且Sc=0.71时,反应物和产物由对流过程主导输运。(4) 反应物和产物浓度脉动之间的联合概率密度分布(joint probability distribution function,JPDF)呈“心形”,其说明反应物A和反应物B的瞬时浓度在时均值时将有利于化学反应的发生。     

电厂正压密相气力输灰技术介绍及对比

文章整理阐述了应用于电厂的3种典型的正压密相气力输灰技术的来源,输送原理及技术特点,并结合一些实际工程案例进行了相应的特征及数据分析对比,剖析了各自的优缺点,在电厂项目进行气力输灰技术选择时提供了重要的参考。     

苯乙烯热聚合搅拌反应器的数值模拟

为了解聚合反应过程的传热规律和反应现象,以苯乙烯热聚合搅拌反应器为研究对象,通过计算流体力学(CFD)方法对苯乙烯热聚合反应的动力学模型进行耦合,建立该反应器的三维非稳态模型。通过UDF添加组分输运方程源项和能量方程源项,研究强放热反应体系热点分布及发展历程。重点考察物料黏度、搅拌速度对聚合反应器内速度场和温度场分布的影响。结果表明:物料黏度的增加,阻碍了远离搅拌桨区域内物料的对流传热,易在反应器顶部形成局部高温;提高搅拌速度可以使反应器内温度分布更加均匀,但会加剧聚合反应,造成反应器内平均温度升高。研究结果为揭示典型化工过程系统热失控的演化机理,预防热失控反应的发生提供了理论依据。     

高压密相气力输送煤粉输送速率通量及神经网络模拟

在高压密相气力输送中试试验台上,研究了输送压力P₁、总差压ΔP_T和流化风量Q_f等操作条件,以及煤粉平均粒径d_p、含水率W和煤粉种类等物性参数对煤粉输送速率通量ψ的影响规律。鉴于高压密相气固两相流的复杂性,在充分试验的基础上,先后采用原始BP神经网络和两种改进算法,对ψ进行模拟和预测,并比较各算法的优劣。研究结果表明:ψ随着P₁和ΔP_T的增大而增大,随着Q_f的增大而先增大后减小;ψ随着d_p和W的增大而减小,也受煤粉种类的影响;两种改进算法的BP网络可以对研究对象进行较好的模拟和预测,但收敛速度和预测精度不可兼得。试验结果将对高压密相气力输送系统的操作运行以及关键特征参数的模拟预测起到一定的指导作用。     

烧结灰在双套管气力输送系统中输送特性的实验研究

在长200 m、管径100 mm双套管气力输送系统实验台上进行了烧结除尘灰输送实验,考察了其输送特性. 根据所得输送压力梯度特点可将管道分为起始段、过渡段与充分发展段. 在研究范围内,烧结灰输送压力梯度最低值为1.071 kPa/m,最高值为1.616 kPa/m,质量流率最高值为33 t/h,物料流率/气流流率最高值约为36,能耗最低值约为2.6 kW×h/(t×km).     

封隔器卡瓦损伤套管数值模拟分析

本文采用有限元分析软件AN SYS研究封隔器座封后卡瓦对套管应力与变形的影响规律。研究认为卡瓦齿面接触处的套管当量应力、径向应力均呈非均匀分布,存在应力集中,套管发生径向变形,导致套管内壁曲率增大。卡瓦不同部位与套管接触点处的接触压力数值呈非均匀性,存在应力集中,导致套管塑性凹坑变形。     

裂解/烧焦切换操作的双辐射段裂解炉的数值模拟

用Gambit软件对双辐射段裂解炉进行几何建模和网格划分,选择计算流体力学软件Fluent的标准k-ε湍流模型、有限速率/涡耗散燃烧模型和P1辐射模型,对裂解炉辐射段和对流段进行数值模拟计算。模拟计算结果表明,裂解辐射段的烟气温度高于烧焦辐射段;在炉管中心面处,裂解辐射段的压力略高于烧焦辐射段,烟气流动的线速度明显大于烧焦辐射段;两个辐射段的炉管管壁温度分布不一致。尽管裂解辐射段的横跨段出口面烟气平均温度高于烧焦辐射段,但高温烟气没有流入烧焦辐射段且流向对流段的烟气温度场随着对流段高度上升逐渐均匀,该计算结果说明了双辐射段裂解炉的裂解/烧焦切换操作是可行的,并可进一步优化双辐射段裂解炉的结构和操作。     

负压与低压压送气力输送系统的能耗分析

在相同的输送参数(管道结构、输送能力、压力降及料气比)下,计算出负压气力输送系统和低压压送气力输送系统的技术数据,并详细分析了负压气力输送系统能耗高的主要原因.认为采用低压压送气力输送系统比负压气力输送系统经济效果好,输送效率较高,输送起始速度远低于负压输送系统的起始速度,并可节约能源49%,因此,选用低压压送气力输送系统比负压气力输送系统更节约能耗及降低运行费用.     

气力输送系统中管道材料及管路布置对能耗的影响

从输送管道的材料、补气方式和供气管路布置3方面对橡胶加工中气力输送系统的耗能进行了分析,提出了超高分子聚乙烯管的节能效果较好;讨论了非可控旁通管、可控旁通管和双辅管3种补气方式的耗能机理以及供气管道的布置对能耗的影响。     

栓流密相气力输送能耗特性的试验研究

为研究栓流密相气力输送气固两相流的能耗特性,参照某工业装置气力输送系统按1:1进行试验台改造,根据工程经验选定了影响输送能耗的几个关键因素及其取值范围.采用正交法对输送粉煤灰的能耗特性进行试验,确定了影响输送能耗的主次因素及最佳工艺条件,并对试验结果进行了生产验证,得出了1 m3的仓泵输送平均粒径为23 μm、堆积密度为800 kg/m3的粉煤灰,在最佳工艺条件下,输送距离为315 m(水平段为300 m,垂直段为15 m)的最小输送能耗为1 263.58 kN·m.     

水平管气力输送的数值模拟研究

对气体相湍动能采用修正的k-ε二方程模型,颗粒相湍动动能采用颗粒动力学方法,考虑两相间的相互作用,发展建立了水平管气力输送的数学物理模型和计算方法.该模型能计算颗粒相压力、粘性系数、扩散系数、导热系数、颗粒温度等流体力学特性参数.用文献实验得到的压降和转捩速度验证了所建模型和计算方法的正确性.就水平管中圆柱坐标系下典型的三维悬浮气力输送过程进行了初步数值研究,得到了管道沿程压降、平均气体速度、平均颗粒速度和平均颗粒浓度的变化、以及输送方向上不同截面处的颗粒浓度分布.结果表明:在给定的输送条件下,颗粒在管中并不总是维持同样的悬浮状态,在入口和快速加速度段,悬浮颗粒易集中于管中心区域,从加速段到恒速段,悬浮颗粒逐渐向管底沉降;颗粒浓度在管截面上有两种分布状态.为进一步利用该法研究气力输送打下了基础.     

套管式换热器波纹管的数值模拟及结构参数优化

建立了波纹管流动和传热的数值模型,实现了换热器波纹管结构的参数化建模;以换热量、内管阻力和环隙阻力为评价指标,制定了波纹管4因素3水平正交试验,对9种结构的波纹管分别进行了数值模拟;对正交试验的结果进行了极差和方差分析,得到了各结构参数对波纹管的换热和阻力性能的影响规律,并用综合平衡的方法确定最优的波纹管结构参数组合,可为套管式换热器波纹管的设计和改进提供有价值的参考。     

油-水动态旋流分离器流场模拟与能耗分析

拟采用Fluent数值模拟的方法研究油-水动态旋流分离器流场特性与能耗的关系,通过研究得到了旋流器内湍流场特性的分布规律以及旋流器运行过程中能耗产生部位和原因。计算结果表明,在旋转栅翅片和导流锥后方区域雷诺数、湍流强度和湍动能都出现极值点,油-水动态旋流分离器运行过程中的能量耗损也主要集中在旋转栅翅片和导流锥后方区域。     

Three‐Dimensional Numerical Simulation of Dense Pneumatic Conveying of Pulverized Coal in a Vertical Pipe at High Pressure

A two‐fluid model based on the kinetic theory of granular flow was used to study three‐dimensional steady state flow behavior of dense phase pneumatic conveying of pulverized coal in a vertical pipe, where the average solid concentration ranges from 11 % to 30 %, and the transport pressure ranges from 2.6 Mpa to 3.3 Mpa. Since the solid concentration is rather high, a k–?–k_p–?_p model which considers the turbulence interaction between the gas and particle phase, was incorporated into the two‐fluid model. The simulation results including profiles of gas and particle phase axial velocity, profiles of solid concentration, profiles of the turbulence intensity of the particle phase, as well as the value of the pressure gradient were reported. Then, the influences of solid concentration and transport pressure on the flow behaviors were discussed. The experiment was also carried out to validate the accuracy of the simulation results which showed that the predictions of pressure gradient were in good agreement with the experimental data. Simulation results indicate that the location of maximal solid concentration deviates from the pipe center and the deviation becomes more obvious with the solid concentration increasing, which is analogous to the phenomenon in the liquid/solid flow. Besides, pressure gradient declines as the transport pressure decreases, which is validated by experiment described in the paper. Moreover, the analysis indicates that it is necessary to consider the turbulence of particles for the simulation of dense phase pneumatic conveying at high pressure.     

对流传热过程强化与能耗分析

为了强化对流传热,工程上普遍采用提高流体流速和改变管路流体力学特性的方法,但在强化传热的同时,增加了能耗.通过实验分析了流体流速对光滑直管和螺旋槽管传热效果的影响,得到了滞流区和湍流区的传热关系式和阻力与流速的函数关系式.通过对比相同流速下光滑直管和螺旋槽管强化比与阻力的情况,得到了两种流型下强化比以及阻力与流速的关系式,为工程设计和生产操作提供了理论参考.     

中浓度气力输送弯管压力降数值模拟研究

对于中等浓度气力输送90°弯管内的气固流动状态进行数值模拟研究,并对水平转垂直、垂直转水平,不同弯径比(R/D=1.5~6.0)的90°弯管,均匀和非均匀粉体颗粒流过弯管的压力降Δp进行了模拟计算。结果表明,在同一气体流速下,不同R/D的弯管的Δp变化显著;存在一个使Δp最小的R/D值。在模拟的条件范围内,弯管内粉体颗粒的速度分布随R/D变化。并讨论了不同R/D的粉体颗粒流动对弯管压力降及管壁磨损的影响。在同样操作条件下,对煤粉输送进行了弯管压力降数据模拟,其模拟计算结果与周建刚等人的试验结果吻合良好。     

乙烯装置能耗计算行业标准介绍

2013年以前,国内乙烯行业没有统一的能耗计算方法,各大石油公司计算方法存在差异,造成了各装置能耗指标不可对比。国家能源局最新发布乙烯装置能耗统计指标及计算方法行业标准,该标准通过统一的界区、公平的评价指标、科学的计算方法及合理的计算参数,使乙烯行业内各装置的能耗水平真正得到反映并相对可比,利于针对性地制定节能目标。