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.     

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。     

新型旋风分级器流场特性及颗粒分级性能

针对传统旋风分级器分级效率较低的难题,本文设计了一种中部进风、顶部重力进料式新型旋风分级器,利用数值模拟和试验手段对其流场特征及分级性能进行了研究。模拟结果表明,新型旋风分级器内存在若干旋涡,主气流进入分级器后形成由上、下两个旋涡构成的主分级流场,上部旋涡均为上行气流,下部旋涡为切流返转形式;二次气流形成的细颗粒淘洗旋涡具有近壁面处高转速、中心区快速上升的特点,最大轴向速度达16.5m/s,可强化对边壁处浓集颗粒的剪切分散和淘洗作用,对主分级流场切向速度影响较小,但可使其轴向速度值最大增加100%,这将缩短细颗粒的停留时间;主分级流场与淘洗流场相互作用形成分区流动,具有较明显的动态边界,为粗、细颗粒的定向分离提供了力场基础。试验表明,二次气量占比约20%,主、二次气流气速分别为14m/s和20m/s时,牛顿分级效率可达88%,分级精度指数K值最小为1.84,此时新型旋风分级器具有较高的分级精度。     

流场形态对旋风分级器性能的影响

气流分级器性能的优劣很大程度上取决于流场分布,改变常规旋风分级器的切向进风口位置,在分级空间建立不同类型的离心流场,采用数值模拟和分级试验手段分析了分级流场形态对颗粒运动过程和分级性能的影响。结果表明,传统旋风分级器边壁下行流造成粗粉中细颗粒夹带较多,影响分级精度;新型旋风分级器内形成上下两个旋涡,上旋涡均为上行气流,其流量约占总风量的80%,下旋涡携带细颗粒较少,降低了细颗粒进入粗组分的概率;上旋涡可实现对边壁区的细颗粒的轴向淘洗、再分级,提高了分级精度。试验结果表明,入口气速从10m/s增加至22m/s。相较于传统旋风分级器,新型旋风分级器的分级性能明显改善,分级精度指标平均提高27%,压降损失为传统旋风分级器的53%~62%。     

采出液粘度对井下旋流除砂器内流特性及分离性能的影响

针对井下工况设计了集螺旋片导流、旋流除砂和沉降除砂为一体的新型单出口井下旋流除砂器结构。基于混合模型和雷诺应力湍流模型,针对采出液粘度对内流特性及分离性能的影响进行了数值模拟。结果表明,采出液粘度在1.5~20.0mPa·s范围内变化,对旋流除砂器流场切向速度影响最大,而对轴向速度和径向速度的影响并不大,切向速度和沉降段轴向滑移速度随采出液粘度的增加而急剧下降。随着采出液粘度增加,分离效率急剧下降,甚至失效,压力降也会随之减小。     

不同入口设计的井下旋流除砂器流场数值模拟

针对井下原油防砂问题,提出了3种不同入口方式的内外双级旋流器串联式除砂器的结构模型并介绍了它的工作原理。利用TGrid程序,采用四面体网格对除砂器整体进行了网格划分,确定出边界条件。采用FLUENT软件三维数值模拟的方法,对不同入口方式的除砂器速度场、压力场、分离介质运动迹线的分布特征和介质相分布特征的数值模拟进行了研究,分析了内部分离介质流动特征对分离性能的影响。通过模拟发现除砂器内部的螺旋翅片引导流体产生涡旋流动,可以实现固液分离的目的,与传统旋流器相比,没有形成空气柱,从而使得内部流场更加稳定,有利于介质分离。不同的入口方式对除砂器内部流场产生不同的影响,切向入口时更有利于旋流的形成。     

收尘器清灰工艺参数对涡轮空气分级机分级性能的影响

本文运用正交试验方法研究了清灰工艺参数对涡轮空气分级机分级性能的影响,优化了工艺参数,并对影响原因进行了分析。结果表明:纤维的非稳态过滤及风机的软特性使分级效率和分级精度随着清灰压差的升高而明显降低,而喷吹压力与脉冲宽度的交互作用对分级效率有较显著影响。     

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。     

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.     

闭式涡轮搅拌器搅拌釜内流场的数值模拟

利用计算流体力学(CFD)软件Fluent,对某工程实例的闭式涡轮搅拌器的内腔流场进行了三维数值模拟,分析了其流场的流动情况,包括正常工况下的流型、速度场分布情况,研究了搅拌器对物料流动特性的影响。计算结果表明,闭式涡轮搅拌器使釜内流场同时产生明显轴向流动和径向流动,搅拌混合效果良好,能够实现釜内物料的充分混合。     

离心气力分级机的流场分析和性能研究

利用流体力学的能量方程,分析了分级机内的速度和压力分布.运用气流中颗粒分级原理.研制成功了一种干法气力分级机.并且通过实验,研究了不同操作参数对分级机分级性能的影响.     

超细分级机进料管内颗粒浓度分布特性的数值模拟

采用RNG k-e湍流模型和随机轨道模型,对SCX超细分级机进料管内颗粒浓度分布进行了数值模拟,探讨了入口固体浓度、入口气速、粒径等的影响. 结果表明,弯管出口附近颗粒浓度分布波动大,但在距弯管出口距离为6倍管径处波动趋于稳定. 整个竖直段任意横截面可分为高浓度和低浓度区域,且两区的无因次半径(r/R)有一定范围：X方向低浓度区为-1相似文献   

新型涡流分级机分级区流场特性数值模拟研究

为获取新型涡流分级机分级区流场分布情况,在分析涡流分级机空气流动特性的基础上,采用计算流体动力学软件ANSYS CFX14.5对不同转速下环形区和转笼两区域各速度与转笼转速间关系进行了模拟.通过模拟可得:转笼转速大小影响环形区速度场稳定,并将导致转笼叶片间产生惯性反旋涡现象,存在一定范围的转速可使分级区的气流场稳定,从而使分级机的分级效率提高,最后,通过物料实验表明,模拟结果与实验结果相吻合.数值模拟对选择分级机合理的操作参数控制提供了一定的理论依据.     

翅片管式换热器传热与流场流动特性的数值模拟

在对大型翅片管式换热器结构合理简化的基础上,应用CFD和数值传热学方法,建立了翅片管式换热器内部流动与传热的数学模型,得到了其内部流场和温度场的分布规律。并将数值模拟结果与现场应用数据比对分析,结果表明,研究方法可行,能为换热器的设计和改进提供参考和借鉴。     

山谷型双流程凝汽器管侧流场的数值分析

为提高凝汽器换热效率,应用Fluent6.3数值模拟软件,管束区域采用多孔介质模型,对山谷型双流程凝汽器水室流场进行了数值分析。研究结果表明:该凝汽器入口水室结构存在一定的缺陷,导致冷却水在水室顶部和管板两处产生较大的局部阻力,从而产生了两处较大漩涡,影响设备的安全和稳定性;后水室流场较为均匀,漩涡较小,结构比较合理;出口水室前后侧速度较大,中间部位存在较大的低速区域,同时在右侧壁面出现了高速区域,从而会对右侧壁面造成较大的冲击力和摩擦力。     

Numerical Simulation on Gas-Solid Two-Phase Turbulent Flow in FCC Riser Reactors (II) Numerical Simulation on the Gas-Solid Two-Phase Turbulent Flow

Numerical simulation on the flow, heat transfer and cracking reactions in commercial fluid catalytic cracking(FCC)riser reactors were carried out employingthe developed turbulent gas-solid two-phase flow-reaction model for FCC riser reactors given in Part Ⅰ of thepresent paper.Detailed information about the turbulentflow fields in the riser reactor obtained revealed the basic characteristics of the gas-solid two-phase turbulent flows when heat transfer and catalytic cracking reactions were co-existing in the riser. Results showed that the distributions of the flow, the turbulence kinetic energy and the catalyst particle concentration arenot uniform in the axial, radial and tangential directions. The most complicated part of the riser reactor is the feed injecting zone. The complicated configuration of the turbulent gas-solid two-phase flows would exert a great influence on the results of interphase heat transfer and cracking reactions.     

液-液旋流分离器内流场的数值模拟研究

用计算流体动力学(CFD)的数值方法,采用RSM模型对油水分离用液一液水力旋流器的流场进行了数值模拟。单相流场的模拟结果表明,旋流器内的流场结构是强旋转和非对称的三维结构,因而对旋流器的研究(无论是数值模拟还是实验测量)必须是基于三维的;旋流器上游区内流体紊流现象严重,两侧有循环流存在,这都对两相分离不利,应改进结构以改变这种流动形式;其模拟结果与他人实验结果吻合较好,说明该湍流模型和算法是可靠的。另外还对油一水两相流场进行了研究,初步揭示了液一液两相分离的现象,这都为进一步研究旋流器特性参数对分离效率的影响和旋流器的结构优化提供了参考。