U管换热器折流板开孔的综合性能研究

为了解决传统弓形折流板换热器壳侧存在流动死区、流动阻力大、传热效率低等问题,对折流板进行开孔,采用数值模拟的方法,研究开孔折流板结构对U型列管式换热器壳程流体流动、传热及流阻性能的影响。研究结果表明,折流板开孔后,U管换热器壳程流动死区明显减少,壳程流体的传热系数和场协同数随着开孔率的增加都是先增加后减小,并且在开孔率为a=0.242时均达到最大值。折流板开孔前后壳程总体压降变化<4.3%,当开孔率为a=0.177时壳程的压降最小。在折流板开孔率为a=0.242时,U管换热器综合性能最佳。本研究可为U管换热器弓形折流板开孔提供优化依据,为提高U管换热器的综合性能提供参考和借鉴。     

穿流板结构参数对复合塔板的性能影响

对不同开孔率、不同孔径的穿流筛板与250Y规整填料组成的各种复合塔板的性能进行研究。结果表明:开孔率越大,复合塔板的处理量越大;压降越小,操作弹性越小;存在流体力学性能较佳的孔径8mm,孔径小于等于8mm时,孔径越小,压降越大,操作弹性越小;孔径大于8mm时,孔径越大,压降越大,操作弹性越小。孔径对效率影响不大。     

油水分离器内部构件间距对流场的影响

在重力式油水分离器中，内部构件的位置不同也会显著影响着内部流场的特性。通过改变布液板与整流板的相对位置，定义布液板与整流板之间的相对距离为L，对L为100、400、750 mm条件下重力式油水分离器的内部流场进行对比，分析其流场特性以及分离效率。结果表明：当布液板与整流板距离较近时更有利于优化内部流形，增加预分离的效果；随着两者之间的距离增加，内部湍流的情况也越加明显；且随着布液板与整流板的距离增加，出口处水相的分离效率会得到明显提高。     

阻尼分布式泡沫分离塔处理合成洗涤剂生产废水的研究与应用

研究了气液返混对泡沫分离的影响并采用阻尼分布构件改善了气液两相流动状态,提高了分离效率。在合成洗涤剂厂生产废水脱除LAS的分离中在一定的间径比、开孔率、气液比、孔径的条件下,阻尼分布式泡沫分离塔比空塔分离效率提高了近一倍,取得了很好的效果。     

三段式聚结板气液分离器性能实验研究

为优化聚结板结构、合理选择适合于不同现场的聚结构件,针对三段式聚结板气液分离器进行了可视化实验研究;通过实验改变聚结板板倾角β及板间距b等条件,得到聚结板分离效率与气流速度、压降与气流速度变化曲线,并分析解释其分离机理。若聚结板结构参数确定,当气流速度达到9 m/s时,分离性能较为理想。当气流速度高于临界破膜速度时,二次夹带现象显著,分离效率出现下降趋势。     

无溢流固阀板式热水塔热质传递特性

以蒸汽、水为实验介质,研究气流床煤气化系统的关键设备之一——固阀板式热水塔的传热特性。利用塔板上汽液二相逆流热质传递过程能量方程,根据实验结果拟合出了预测传热效率的公式,并通过改变开孔率、孔径、阀高和孔间距等固阀塔板结构参数研究其对传热特性的影响。实验结果表明:传热效率预测值与实验值相符程度较高,验证了公式能较好地描述热水塔内蒸汽-水一元体系直接接触冷凝传热过程;传热效率随着传热单元数的增加而增加,在液汽比(质量比)为5—32实验操作范围内,传热效率一般低于55%;当传热效率较低时可以通过减小动能因子,增大传热单元数,从而提高传热效率;当传热效率较高时,可以适当减小开孔率、孔径和阀高,增加传热面积,提高传热效率,而孔间距对传热效率的影响可以忽略不计。     

基于离散相模型的伴生气分液器的优化仿真

对长庆油田伴生气分液器的分离效果进行研究,对比分析伴生气分液器优化前后的分离效率。针对油气在伴生气分液器中螺旋翅片、涡盘、分离筒中发生复杂的两相传播,通过数值模拟研究伴生气分液器内流体的流动情况,分析分液器内压强分布、速度分布以及原油液滴在流场中的流动情况。此外针对伴生气分液器重要的伞板结构,对伞板上开孔的结构参数进行仿真优化。这将有利于气液分离元件的设计和最优运行参数的选取,改进分离元件,提高油气分离效果,减少投入成本。     

一种增大气液传质界面途径的探讨

以筛板塔为例,探讨了开孔孔径和气液表面积的关系,论证了在同等开孔率的前提下,孔径越小,气液接触面积则越大的结果,也为提高气液传质效率提供了一种方法。     

提高复合塔板操作弹性和通量研究

在内径为 5 0 0mm和 30 0mm的塔内 ,以空气 水为物系 ,测定了不同结构 (浮阀 筛孔穿流板、非均匀开孔率穿流板、双孔径穿流板 )的穿流板与 2 5 0Y规整填料组成的各种复合塔板的流体力学性能。试验结果表明 :浮阀 筛孔复合塔板操作弹性小、气液处理量小 ;非均匀板复合塔板与均匀板复合塔板相比 ,操作弹性大2 0 %— 6 0 % ,气处理量大 2 0 %— 80 % ,液处理量大 70 %左右 ;双孔径复合塔板比单孔径复合塔板处理量略微增大 ,操作弹性高达 3.5以上。     

基于数值计算方法的换热器管板等效方法研究

换热器管板等效方法影响到管板受力变形计算的准确性。以管壳式换热器为例,分别建立了开孔管板结构、共用节点的实心管板结构和主从节点绑定的实心管板结构有限元模型。采用数值计算方法,对管板的应力和变形进行了分析。有限元计算结果表明:采用主从节点绑定的实心管板结构与开孔管板结构变形最大相对误差为8.4%、孔边应力相对误差超过60%,说明主从节点绑定的实心管板结构仅可准确描述管板的变形。通过对比分析主从节点绑定的实心管板结构与开孔管板结构开孔区域应力分布,得到开孔边缘的应力集中系数为约3,开孔中部的应力集中系数约为2。     

Improvement of mass and heat transfer efficiency in a scale-up microfluidic mixer designed by CFD simulation

Due to scale effects, directly enlarging the size of the micromixer is an easy way to reduce the efficiency of mass and heat transfer in the continuous flow chemical process. It is urgently needed to solve the problem of mass and heat transfer efficiency of the scale-up mixer. A scale-up microfluidic mixer with a porous structure was designed to improve the mass and heat transfer efficiency using computational fluid dynamics (CFD) simulations. The effects of rotation angle, porosity, and baffle spacing were studied to optimize the mixer structure. Compared with the 1 mm mixer without structure, the scale-up mixer has a higher mixing efficiency and an 80% reduction in energy consumption at Re ≥ 700. A Nusselt number was used to evaluate the heat transfer efficiency of the mixer during fluid heating. The results show that the porous baffle promotes the generation of secondary flow and enhances the heat transfer effect, making its Nu increase by three times compared with the unstructured mixer. The scale-up microfluidic mixer with a porous structure can effectively improve the mass and heat transfer performance. This study can provide a reference for the design or development of a novel scale-up mixer.     

不同挡板絮凝反应器流场的实验研究

采用激光多普勒测速（LDV）技术,对带有4种类型挡板的絮凝反应器内的流场情况进行了实验测量,对比了安装有直挡板、带孔直挡板、弧形挡板及正弦挡板的絮凝反应器流场中的速度分布、湍动能及功率准数。结果表明：在搅拌桨相同的情况下,扰流挡板对反应器流场的整体影响较小,而对挡板附近的流场具有不同程度的影响。不同挡板反应器中,平均轴向速度相差较小,而平均径向、切向速度、湍动能及功率准数相差较大。与直挡板相比,带孔直挡板、弧形挡板和正弦挡板的设置分别使挡板附近流场的最大平均径向速度提高了0.043Utip、0.025Utip和0.058Utip,最大平均切向速度提高了0.023Utip、0.019Utip和0.038Utip,最大湍动能提高了0.016Utip2、0.015Utip2和0.021Utip2,功率数降低了0.98%、1.33%和5.78%。得出结论：合理的挡板形式可以有效地解决絮凝流场混合不均的问题,强化絮凝反应流场,改善絮凝效果,降低能耗,提高絮凝的经济效益。     

可用于MVR蒸发系统的气液分离器改进结构分析

针对常规气液分离器对微小液滴分离效率低的不足,提出一种可用于MVR蒸发系统的气液分离器结构,并采用数值模拟结合实验验证的方法对其分离特性进行研究。首先,利用数值模拟的方法分析了气液分离器内部流场和压力场,确定了影响分离效果最明显的位置,然后提出了在该位置加装不同数量3/4圆环形挡板的分离器结构。其次,模拟研究了此种新结构的分离效率和压降等分离特性以及挡板数量变化的影响规律。最后,通过实验验证的方法分析了数值模拟结果的可靠性和新结构的分离效果。研究结果表明：圆柱型筒体是影响分离器分离特性的关键部位,在气液分离器圆柱形筒体内部增加3/4环形挡板,能够增加物料切向运动的有效长度,降低物料的径向速度,从而显著提高微小液滴的分离效率,气液分离器整体压降却增加不多;而且随着环形挡板数量的增加,该结构气液分离器的分离效率和压降均明显提高。在本文计算条件下,加装3/4圆环形挡板的气液分离器结构,可以将直径在3 μm以下的液滴分离效率提高15%,而压降仅增加了200Pa。综合气液分离器效率和压降影响,加装两个3/4圆环形挡板的气液分离器性能最佳。     

双螺旋结构螺旋折流板换热器试验研究

螺旋折流板换热器中壳程的流动方式与单弓形结构下具有很大的差别,在采用扇形板拼接而成的螺旋折流板结构中采用双螺旋结构来布置更多的折流板,减少流体在扇形板拼接处的漏流,使壳程流体流动更接近于平推流.分别以重柴油和水作为壳程介质,对普通螺旋折流板以及双螺旋结构螺旋折流板的传热性能、阻力性能进行试验研究,发现双螺旋结构在相同Re时,阻力提高9.9%和6.15%,Nu提高14.12%和11.72%,同时可以增大单位压降的Nu.     

机械搅拌反应器中挡板的结构设计

研究了内径为0．786m的搅拌釜中挡板尺寸及结构对圆盘透平桨RT和翼型桨k5及其组合在气液两相中的气体分散与混合特性的影响。对不同形式的挡板的搅拌功率、气含率及气液混合特性进行了对比分析。研究结果表明：挡板尺寸结构应根据搅拌特性需要进行优化设计;挡板系数为0．12时,组合浆的功率输入已与同一转速下的全挡板系数时的功率输入相近,它同时可改善微观混合、提高混合效率：采用开槽挡板可提高复杂快反应的选择性,混合效率提高20％～25％。     

混合澄清槽澄清室内流场特性测量

混合澄清槽被广泛应用于稀土溶剂萃取过程，在澄清室内的分相过程是非常重要的环节。采用粒子图像测速技术对澄清室内速度流场进行了测量，比较了不同操作参数下，主要包括混合室搅拌转速、油水两相体积分数以及不同挡板设计对澄清室内流场结构的影响。搅拌转速作为能耗输入，与澄清室内速度矢量大小呈正相关关系；增加油相后，对澄清室内流场结构影响不大，但会使得流动方向发生变化，且使得湍动增加。挡板设计是强化澄清室分相性能的重要途径，对不同挡板组合的澄清室设计进行了测量分析，对挡板形状（Ⅴ形与矩形）、挡板数量与安置位置的影响进行了比较，并采用电导率仪获得澄清室水相出口处溶解性总固体浓度，表征油相夹带情况，对不同挡板设计进行了比较和优化。     

Polyamide-6 polymerization and its melt flow in the VK tube reactor with optimized baffle structure

The flow mechanism of Polyamide-6 (PA6) melt over conical perforated baffles in the VK tube is elucidated by computerized analysis based on a rational assumption of Stokes' flow. The governing equations for a two-dimensional flow are solved by the finite difference method to generate the stream function profile, velocity field and residence time distribution. Optimization of the geometries of the baffle structure brings about a uniform residence time distribution, so as to ensure a homogeneous extent of reaction for the final product. The complete mathematical model for PA6 polymerization while flowing through the VK tube was established according to PA6 hydrolytic polymerization kinetics. The optimized baffle structure was shown to be compatible with the desired polymerization variables.     

高低并列式重油催化裂化汽提器挡板的结构优化

催化裂化汽提器的汽提效果对装置产品收率、能耗和长周期平稳高效运行有重要影响。高效的汽提器不仅可以提高轻质油品的收率、改善产品分布,更能降低再生器的烧焦负荷、减少催化剂的水热失活。当前常用的汽提器主要呈现两种结构形式,其一为填料结构汽提器,该汽提器空间利用率和汽提效率很高,但填料容易被焦块堵塞,不易清理,因而不适宜于重油催化裂化装置;另一种汽提器为挡板结构汽提器,该汽提器结构简单、汽提效率高、运行周期长,应用非常广泛。开孔挡板结构汽提器作为挡板结构汽提器中应用最广一种,其挡板区内气固流动特征及流场分布特点目前还研究较少,同时受实验条件和测量方法的限制,工业尺度开孔挡板结构汽提器更是鲜有研究报道。本研究将运用双流体模型结合分段曳力模型对一套工业规模催化裂化装置的锥环形挡板汽提器进行模拟,考察其流场特点和气固流体力学行为。发现模拟所得床层密度与工业实测值能较好吻合。模拟结果表明：挡板区内蒸汽并不严格呈“S”形穿过各块挡板向上流动,相邻环形挡板0.85相似文献   

开孔形式对盘环形挡板汽提器特性影响的模拟分析

采用CFD方法对安置盘环挡板的汽提器进行了模拟计算,对比了盘环挡板上有无开孔情况下的颗粒流动分布。结果表明,在盘环挡板上进行开孔可有效减少“气垫”区域,使气体与颗粒更顺利地穿透挡板进行高效接触。此外,通过对比不同开孔形式下的催化剂颗粒流动与气泡分布特性,可以发现均匀开孔时,随着开孔尺寸的增加,气相流动阻力下降,可以携带颗粒更加均匀地穿过盘环挡板,使得挡板以下的“气垫”区域减小,颗粒在汽提器内分布更加均匀,有利于汽提蒸汽与催化剂颗粒之间的接触。但是,随着开孔尺寸增加,汽提器内气泡的平均尺寸有所增加,气泡数量减小,气泡所占的总体积及气泡所能提供的相界面积有所减少。对比均匀开孔与非均匀开孔的颗粒流动与气泡特性,结果表明,在盘形挡板顶部附近开孔12mm,其他区域均匀开孔9mm的非均匀开孔形式在确保催化剂颗粒流动的均匀性分布、汽提蒸汽与催化剂颗粒之间的接触效果的同时,容易产生更小的气泡,可以提供更高的气固相界面积,更加有利于汽提器性能的改善,因此是比较优选的开孔方式。本文关于挡板开孔形式影响的模拟分析对设计高性能的汽提器内构件具有重要意义。     

斜插穿流式挡板强化鼓泡塔内流体混合的研究

乙炔二聚反应制备乙烯基乙炔是氯丁橡胶生产等工艺中的重要操作单元,通常在全混式鼓泡塔反应器中进行。但塔内流体混合模式单一、流场对称性强、液相轴向返混较高,乙烯基乙炔容易滞留在催化剂中,并与乙炔进一步反应生成二乙烯基乙炔和高聚物。强化乙炔二聚鼓泡塔内的反应,提高乙炔单程转化率和选择性,有助于氯丁橡胶生产实现节能减排。应用FLUENT软件模拟,计算了鼓泡塔内流场结构及变化规律,发现斜插穿流式挡板可有效地调控乙炔二聚鼓泡塔内流场结构,减小漩涡尺寸,降低液相湍流流速,减小液相返混区域,强化鼓泡塔内乙炔二聚反应。