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.     

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。     

淘析器内三维湍流场的数值模拟

为进一步提高聚乙烯粒料包装系统淘析器的分离效率,对系统内气相流场进行了研究和分析.采用FLUENT软件和标准K-ε模型对其气相流场进行了三维数值模拟.将计算结果与用热线热膜风速仪测试的流场实验结果对比发现计算结果与实验结果基本吻合,证明了标准K-ε模型适用于淘析器内三维流场的数值模拟.模拟结果表明:该淘析器消除了出口附近存在的短路流现象,解决了粒料溢出的问题;格栅的加入使流场更加对称,有利于细粉尘的分离.     

短接触旋流反应器导叶位置对气相流动的影响

采用雷诺应力模型对不同导叶位置下的短接触旋流反应器内气相流动进行数值模拟,并且用组分输运方程研究了气体在旋流反应器内停留时间的分布规律,分析了导叶位置对反应器内气相停留时间分布、气相流场以及排气管入口短路流的影响。结果表明:不同导叶位置的旋流反应器排剂口处气相停留时间分布曲线相似,而混合反应区内气相停留时间分布曲线仅在时间轴上发生微小偏移;叶片离反应器入口越远,混合反应区内切向速度越小,而排气管下方分离反应区内外旋流切向速度显著增大及准自由涡范围减小;叶片与排气管入口距离减小可以降低附近短路流率,减小催化剂的“跑损”,但也增大了排气管内气流旋转强度,造成不必要的能量损耗增大。     

同轴射流旋流燃烧室内湍流流动的数值模拟

应用完整形式的改进代数Reynolds应力模型对旋流燃烧室内两股同轴旋转射流的湍流流动进行了数值模拟 .模拟得到的结果与实验测量数据以及k -ε模型和简化形式的改进代数应力模型的模拟结果进行的对比表明 ,改进的代数应力模型可以给出比k -ε模型和简化形式的改进代数应力模型更为合理的湍流旋流流场模拟结果 .     

旋流板塔内气相流场的速度及压降的数值模拟

通过FLUENT计算流体力学软件对旋流板塔内的气相流场进行数值模拟分析。采用k-ε湍流模型和SIMPLER算法,对旋流板塔内气相流场进行三阶运算,得到气相流场的三维描述。模拟结果表明：将模拟所得的压降与试验值进行对比,发现在小进气量工况下数值模拟结果和试验结果吻合较好;在旋流板塔流场内部,存在一轴向速度为负的区域;切向速度随着高度的增加而强度减弱;径向速度随着高度的增加,减小的趋势比较明显。     

万吨片碱分离装置性能研究

分离器是万吨质量分数72%片碱生产系统中重要设备之一,采用数值模拟方法研究分离器的压力分布,分析了旋流板式分离器内部的三维二相流场,气相采用RNG湍流模型,液相采用离散相模型,选择SIMPLE算法进行计算,讨论了不同入口气速对旋流板式分离器性能的影响.计算结果表明:在入口气速为3-13 m/s时,旋流板式分离器的分离压...     

气-液旋流分离器流场数值模拟研究

为研究旋流分离器内部气体和液滴的运动情况和分离机理,用流体动力学软件Fluent对旋流分离器内部流场和液滴的运动状况进行了数值模拟研究,在模拟过程中,采用k-epsilon(2 eqn)方程来模拟气相旋流流动,采用Lagrange方法模拟液滴运动。模拟结果表明,旋流分离器内部流场呈旋转分布,分为内、外两个流场,在不同流动区域,气体压力场、速度场分布成规则变化;液滴的运动较为复杂,带有随机性;总体运动轨迹的形状与气相流场的分布趋于一致。     

催化裂化沉降器旋流快分系统内两种旋流头的性能对比

通过冷态对比实验,研究了旋流快分系统（VQS）内两种新型旋流头的分离性能,结果表明B型旋流头采用大弧切向出口后,对含尘气流具有加速旋转的作用,可使颗粒喷出后获得更高的切向速度,从而提高系统的分离效率。采用Fluent软件对VQS内气固两相流进行了数值模拟,重点考察了A、B型旋流头的流场分布和分离特性。模拟结果表明：含尘气流由B型旋流头喷出后,切向速度较大,离心力较强,增加了颗粒在稳定分离区内分离的概率;同时,含尘气流喷出后气量大部分集中在封闭罩内壁附近下行流动,下行轴向速度较大,有利于颗粒下行分离。此外,相比于A型旋流头,B型旋流头的分离优势在于可大大提高对中粗颗粒的捕集能力。因此工业应用中推荐采用B型旋流头,以更好地满足工业生产的需求。     

轴流式气液旋流分离器内气相流场的数值研究

应用RSM湍流模型对内径100mm的轴流导叶式气液旋流分离器内气相流场进行了数值研究,计算得到的气流时均速度分布和压力分布与实验测量结果基本吻合。根据分离器内气相流动分布的特点可知:(1)气流旋转强度与导向叶片出口角有关,出口角越大,切向速度越小;(2)排气管下口区域存在明显的短路流分布,容易卷吸夹带液滴进入排气管逃出,造成分离效率下降;(3)排气口和排液口附近的区域气流湍流脉动强度高,容易造成液滴破碎,直径减小,从而影响分离效率。以上研究结果为轴流导叶式气液旋流分离器的结构优化,进一步提高分离性能奠定了基础。     

催化裂化后反应系统快分的研究进展

催化裂化后反应系统对装置的产品收率、分布和长周期运转具有重要的意义,提升管出口快分是后反应系统的核心装备。对近年来我国催化裂化后反应系统快分的基础研究、开发和工业化进行了回顾,对关键几何结构和尺寸对不同类型快分内两相流场、分离效率和压降的影响进行了总结和分析。为减少油剂接触时间并尽快引出油气,将提升管出口粗旋和一个预汽提器耦合起来并形成了FSC和CSC系统。系统内设置了多个内构件以消除旋进涡核的摆动效应并减弱底部预汽提蒸汽对旋分流场的影响。针对内提升管进而提出了包含旋流头和封闭罩的VQS系统。优化结果表明,带有向下旋转的长臂的旋流头具有更加优越的性能。此外,数值模拟结果显示在臂出口存在严重的短路流现象,导致分离效率显著下降。为解决这一问题,增设了一个环形盖板和隔流筒,从而形成了SVQS系统。结果表明,对平均粒径18 μm的滑石粉SVQS系统的分离效率提高了约30%,与此同时压降仅增加不到400 Pa。为了进一步缩短油剂在分离器内的分离时间,提出了一种新型SRTS快分,该快分能够将分离时间缩短到1 s以内,与此同时分离效率仅略低于旋风分离器。     

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.     

压载水旋流器结构因素对分离性能影响分析

随着全球贸易和船舶运输的发展,压载水对环境的影响越来越大。水力旋流分离设备是压载水净化的重要固液分离设备。本文使用计算流体力学,建立数学模型模拟压载水旋流分离过程,模型包括多相湍流雷诺应力模型RSM、处理气液界面的自由表面多相流动模型VOF、处理固体颗粒运动规律的离散相模型DPM。通过数值模拟计算柱段长度、底流口直径和溢流口直径这几个关键因素对旋流器内部流场和分离效率的影响,获得了各个因素对分离效率的影响规律：柱段长度变化对旋流器分离效率的影响不大;底流口直径对旋流器压力降的影响不明显,但对分流比的作用比较大;溢流管直径的增大有助于降低能耗和增大溢流口流量,但随着溢流管直径的增大,分级粒度变大。这些规律为高效旋流分离净化压载水奠定了基础。     

旋风分离器入口结构改进及其对“短路流量”的影响

常规切向进口旋风分离器的气流进入旋风分离器后必定要经过排气芯管外壁和筒体内壁之间,因此不可避免会使得相当一部分气流没有经过分离空间而直接从排气芯管底部排出(短路流量),这也是影响旋风分离器分离效率的重要因素之一。在前人工作的基础上,对旋风分离器的进口结构进行了改进:使得旋风分离器的入口具有一定截面角,并借助数值计算技术,分别对传统的和具有一定入口截面角旋风分离器内的三维流场进行了数值模拟,计算了芯管底部的"短路流量",结果表明:进口具有一定截面角可以明显减小芯管底部的"短路流量",这对改善旋风分离器的分离效率具有重要的实际意义。     

纯化天然气水合物螺旋分离器流场与性能分析

基于海洋天然气水合物固态流化开采方法的井下原位除砂提纯回填工艺,本文结合试采所得水合物浆体特征,设计用于解决设备磨损、储层坍塌等问题的井下除砂螺旋分离器,利用CFD数值模拟方法研究了入口速度和水合物体饱和度对井下除砂螺旋分离器流场和性能的影响,得到了随着入口速度增加,流场中流体的速度急剧增大,特别是切向速度、分离效率增加。当分离效率为70%以上,分离器内压降急剧增大,表明分离器内部的能量损耗不断增加;随着入口水合物体积分数的增加,螺旋分离器内流场变化微小,水合物分离效率降低,砂分离效率增加;分离效率为80%以上,压降逐渐降低。说明该分离器的最佳操作区为入口速度范围为3～5m/s,水合物入口体积分数15%以下。研究结果表明：本螺旋分离器具有极佳的除砂效果;切向速度是决定分离器分离性能的关键速度,处理量的增大有利于水合物的提纯;海底水合物储层中水合物饱和度变化对螺旋分离器分离效率具有一定的影响,但螺旋分离器对其具有一定的适应能力;揭示了水合物井下螺旋分离器除砂的分离机理,为其设计提供了一定的依据,为海洋水合物储层开采防砂提了一种新的技术及装备。     

多旋臂气液旋流分离器内气相流动特性分析

为考察费托合成过程中用于油气分离的新型多旋臂气液旋流分离器内气相流场分布特性,明晰离心分离效果,采用RSM湍流模型对分离器气相流场进行模拟研究,所得压降与实验数据吻合较好,表明该模型适用于模拟该分离器。根据结构特点和压力分布特性,将分离器划分为四个区：进料管区、旋臂区、环隙区和分离区。结果表明,气体流经旋臂时运动方向改变产生的阻力损失占总阻力损失的60%以上;经旋臂排出后气体分为三股,即沿封闭罩逆时针上行流和下行流,以及沿旋臂与进料管之间区域顺时针上行流;环隙区轴向高度1.472 m,周向位置45°, 135°, 225°, 315°附近形成轴向速度为零的横向旋涡,同时气体在环隙区内径向位置|r/R|=0.972处出现切、轴向速度的最大值,且运动角度均稳定维持在37.43°附近;分离区内上下行流界限清晰(位于|r/R|=0.854)且切向速度符合Rankine涡结构,拟合得到平均准自由涡旋涡指数n=0.697;旋臂附近区靠近外侧壁面处(|r/R|=0.893)和环隙区内|r/R|=0.972处的切向速度均对入口气速的变化较敏感。     

新型多旋臂气液分离器入口旋流头的预分离特性研究

新型多旋臂气液分离器可实现大直径分离器内的气液旋流高效分离,其入口旋流头结构是分离器的重要组件之一。通过大型冷模实验,对入口旋流头结构的液滴群粒径分布进行非引出式在线测量,从压降和分离效率角度考察了旋流头的预分离性能。结果表明,在入口直管段,初始液滴粒径会在高速气流的作用下迅速进行重新分布,粒径分布呈类正态分布,Sauter平均粒径（SMD）为16.8 μm。在16.95 m/s的气速下,液滴群在H/D=2.47~8.48长度内的入口直管段中运动状态稳定,粒径分布未发生明显变化。在高气速的操作条件下,剪切效应和边壁效应共同作用使SMD略有增大。液滴群在流经旋流臂后,粒径分布发生显著变化,出现“双峰”特征,旋流臂对液滴的聚集效果明显。通过粒径分布分析,预测了旋流臂末端的液滴特征。发现旋流头的预分离性能优越,在压降占比仅3.2%~8.4%的情况下,分离效率占比可高达42.8%~62.5%。入口旋流头结构不仅可以为混合相创造强旋流的初始分离环境,还能借助自身结构特点实现对混合相的惯性预分离。     

环流式旋风除尘器内流场的数值模拟

采用 CFD 模拟软件 Fluent 6.2 提供的雷诺应力模型(RSM)对环流式旋风除尘器内的流场进行了数值模拟研究.并与热线热膜风速仪实验测试结果进行了比较.模拟结果与实验结果基本吻合.结果表明:环流式旋风除尘器特殊的流路设计,避免了内外旋涡的相互干扰,增强了旋转速度,规整了流形,减小了强湍流对性能的影响,消除了旋风除尘器易产生的短路流和二次返混,提高了除尘效率,降低了设备的压降.通过对影响除尘器性能的局部涡进行分析,为进一步优化结构提供了参考依据.     

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。