气液鼓泡床泡罩式气体分布器流场的CFD模拟

采用ANSYS FLUENT商用CFD软件对气液鼓泡床内泡罩式气体分布器单体进行了数值模拟。以Ug=12.34m/s的入口速度对计算模型进行单相三维稳态模拟。研究了泡罩内径、泡罩齿片和入口管开孔分别对塔内不均度和泡罩式气体分布器的压降影响规律。研究表明,随着泡罩内径的增加,塔内不均度和分布器压降减小;泡罩齿片加宽,齿片对气体的阻力增加;齿片间距增加,齿片对气体的阻力减小;入口管开孔数对塔内不均度没有任何影响。开孔数很少时,开孔数量的增加使分布器的压降减小,然而开孔数增加到一定数量时,开孔数对分布器的压降影响甚微。对泡罩式气体分布器进行了结构优化。     

填料塔内气液分布器气体均布性能的CFD模拟

针对大型填料塔中槽盘式气液分布器的气体均布性能,利用商业计算软件FLUENT对特定条件下的气体分布时的均布情况进行数值模拟计算,所得结果基本符合实验情况.     

双列叶片式气体分布器在双入口变换炉中应用模拟及改进

采用CFD软件建立变换炉三维数学模型对炉内流场可视化模拟,分析双列叶片式气体分布器对炉内流场均布的影响。结果表明安装气体分布器后,炉体侧壁进口及下部气体不均匀度降低明显。对侧壁进口高度和进料分流比的优化模拟得出:当进料比为7:5,侧壁入口高度为3.3m时,其压降最小,且出口速度最大。基于以上,提出对气体分布器下封盖开孔且加导流板的改进设计,分流侧壁进气,减弱双入口气流碰撞,减少动量损失和能量耗散。     

双锥导流式进气分布器内流场的数值模拟

双锥导流式进气分布器是针对大型反应器开发的进气均布装置,今利用FLUENT软件采用κ-ε 湍流模型,对其在不同结构参数下的流场分布进行了数值模拟.考察了分布器外锥对分布器性能的影响,通过改变外锥上导流槽的尺寸和方位,得出了在既定的床径下达到沿分布器内锥外表面压力均布要求时的外锥最优尺寸.通过模拟分布器内锥在不同的开孔率及四个不同锥角时床内的流场分布,考察了气体分布随内锥开孔率及锥角的变化趋势,分析得出使分布器压降低,流场分布最优时的内锥开孔率及锥角分别为0.89%、60°.并与实验测试结果进行了比较,模拟结果与实验结果基本吻合.     

固定床反应器环形分布器内流场模拟与流体均布性能分析

环形分布器是实现列管式固定床反应器壳程换热介质均匀流动的重要部件。采用计算流体力学方法分析了环形分布器内的静压分布规律,并考察了环形分布器的结构形式,如进口数目、出口数目等因素对流体均布效果的影响。通过计算发现,均匀开孔时,在其它结构参数和进口总流量保持不变的情况下,出口数目对流体均布的影响不是单调的,一定范围内减少出口数目有利于流体均布;增加进口数目有利于环形分布器内各个出口的流体均布。对模拟结果进行分析发现,当总压降与穿孔压降的比值U在0.95~1.06之间时,均匀开孔即能满足流体均布的要求。     

除尘系统气体分布器CFD模拟优化

为提升管路内气体分布的均匀性,通过计算流体力学(CFD),采用RNG-k-ε湍流单相流模型对分布管内气体的三维流场进行数值模拟。通过分析模拟结果中三维流场的特点,对预分布管干路及支路的结构尺寸进行优化,使气体在各支路通量分布更均匀。在±50%操作通量波动下对优化后的气体与分布管进行测试,模拟结果显示气体在各操作通量下均分布较好。     

流化床管式分布器内流场模拟和布气性能分析

以催化裂化装置（FCCU）再生器的管式气体分布器为研究对象,对流化床管式气体分布器的布气性能进行了分析。首先,对气体分布器分支管内的流场进行数值模拟,计算结果表明沿分支管内气体流动方向,压力逐渐增大,截面流量逐渐减少,沿程喷嘴流量逐渐增大;同时分支管上游入口还存在着明显的偏流现象,从而导致了上游喷嘴的出口流量小于设计流量,下游喷嘴的出口流量高于设计流量,造成流化床内非均匀布气。然后,依据分支管的变质量流动特点,将一般变质量流动的动量方程用于分析分支管内的流动过程,表明分支管的流动过程属于“动量交换控制模型”,具有始端静压低末端静压高的特点,固有压力分布不均匀的特征。这种不均匀的压力分布导致了喷嘴布气不均匀和磨损等系列问题。最后,结合流化床内的压力特点,综合分析气体分布器的分支管压降和喷嘴压降,明确了喷嘴出口流量与分支管压力分布的关系,喷嘴临界压降与设计压降的关系,结论表明分支管的结构改进可以优化和改善分布器的布气性能。     

气体分布器对气升式反应器内流场和传质特性的影响

在气升式反应器冷模实验装置中,研究了气体分布器类型及结构参数对流场和传质的影响规律。结果表明：与环形分布器和四喷嘴分布器相比,采用半球形分布器时平均气含率更高、气含率径向分布更均匀、气泡直径更小、比表面积更大、下降段液速更大、液相体积传质系数更高。气升式废水处理反应器中选用半球形气体分布器可获得更好的混合和传质效果。进一步考察了半球形分布器开孔率和开孔角度对气含率、下降段液速和体积传质系数的影响,确定了最优开孔率为0.457%、最优开孔角度为45o。研究结果可为气升式反应器的工业设计和操作优化提供依据。     

基于FLUENT的含砂气体在压缩机内流场模拟与研究

随着气田的开采,进口压力逐渐降低,气井的出沙现象也越来越严重.在天然气增压过程中,砂粒的存在会使压缩机内积垢严重,缸体磨损厉害、压缩机管道振动较大,现场噪声大,严重阻碍了生产机组安全运行.以西北某气田含砂气质为研究对象,建立压缩机流场模型,对不同粒径的砂粒在压缩机内的流场运动进行研究,分析了不同粒径不同砂含量和不同进气温度下的残留率,为保证压缩机高效安全运行,使低压气井得到有效开发提供条件.     

百叶窗气体分布器结构的设计准则

本文从散料力学的基本理论出发,分析了百叶窗型气体分布器发生漏料的两种可能性,并别对它们建立了理论描述,最终获了以了防止漏料发生的设计准则;同时以此为依据,以错流式移动床高温除尘器为设计对象,确定了其所使用的百叶窗气体分布器斜板设置的三个参数：斜板的倾角,长度和间距,其设计准则为。     

FST高效塔板传质元件内气相流场的数值模拟

FST高效塔板是一种喷射型塔板,同鼓泡型塔板相比,具有高通量、低压降等特点。塔板传质元件的结构会很大的影响塔板的传质效率和压降,为了优化塔板结构设计,提升塔板性能,有必要研究不同结构传质元件的效果。本文使用FLUENT软件对FST高效塔板传质元件开展数值模拟研究,得到传质元件内部气相流场,对比了3种结构传质元件内部气相流场的分布情况,考察了除雾叶片、旋流叶片径向角对气相流场的影响。结果显示除雾叶片会增强传质元件的除雾效果,降低塔板的雾沫夹带,但也会带来额外的塔压降。旋流叶片径向角会增强气相旋流强度,强化传质效果,但是也会带来压降过大、回流过大的问题。为优化设计塔板传质元件,应综合考虑各结构因素的影响,合理平衡塔板压降与传质效果、除雾效果。     

环形分布器内变质量流动的CFD模拟研究

环形分布器是实现导热介质在列管式固定床反应器壳程均匀流动的关键部件,文中采用计算流体力学方法(CFD)对环形分布器内的变质量流动进行了模拟研究。首先计算了环形通道内的速度和静压力分布,在此基础上研究了穿孔阻力系数随开孔几何结构以及入口流体流速的变化规律。模拟结果表明:环形通道内存在较明显的速度梯度和压力梯度;随着流体不断分流,在流道内的流动速度不断减小,静压力逐渐增大。因此,需要沿流动方向将开孔直径逐渐减小,以增大穿孔阻力,从而实现流体的均布。对穿孔阻力系数变化规律的研究结果表明:穿孔阻力系数ξ与出口和主流道的流速比ui/u、厚径比δ/di和入口雷诺数Re0有关。在模拟范围内,ξ先随ui/u的增大而减小,到达一个临界值后,ξ不再随ui/u的增大而变化;δ/di对ξ影响不太明显;当Re0属于湍流范围时,ξ随Re0的变化不太明显,但是总体随Re0的增大而减小。     

填料塔内液体分布器均布性能的CFD模拟

针对适用于规整填料的槽式液体分布器的初始布液性能 ,在现有的经验参数基础上 ,我们利用商业计算软件FLUENT对特定条件下的液体分布时的流动情况进行数值模拟计算 ,所得结果基本符合实验情况。     

CFD simulation of gas solid flow in FCC strippers

In this paper, the hydrodynamic characteristics in bubbling fluidized beds (FCC Strippers) were simulated by using computational fluid dynamics (CFD) code (Fluent 6.2.16). The modified Gidaspow drag model based on the effective mean diameter of the particle clusters predicted the expected bubbling fluidization behavior and bed expansion. Compared with the bed densities of in the empty-cylinder stripper, bed densities in the V-baffled stripper were at the superficial gas velocity of 0.10-0.20 m/s. The overall trend of the time-averaged bed density at various superficial gas velocities were in agreement with the experimental data. The results illustrated that internal baffles had an important effect on the fluidization hydrodynamics. Internal baffles improved break-up and redistribution of bubbles and intensified the gas-solid contact. The simulation results also indicated that appropriate modification of the internal configuration eliminated the dead flow region in the strippers, and enhanced the gas-solid mixing remarkably, showing benefit for the mass and heat transfer in the fluidized bed.     

连通容器气体爆炸流场的CFD模拟

跟单个容器或管道相比,连通容器内气体爆炸会导致较高的爆炸压力和压力上升速率,以至于很多装置或设备不能承受而造成人员伤亡和财产损失。连通容器内气体爆炸强度增加主要是跟气体流动与燃烧过程有关,研究该类气体爆炸机理就必须从爆炸流场着手。本文利用大型计算流体动力学软件FLUENT对气体爆炸流场进行了数值模拟,获得了气体爆炸流场中温度、压力、速度、密度和燃烧速率随时间的变化规律,模拟结果能够比较清晰地反映出气体爆炸的整个过程。研究表明,连通容器中气体燃烧和流动引起未燃气体的压缩和湍流以及湍流诱导的喷射燃烧是系统中气体爆炸强度增加的主要原因,而管道在湍流诱导的喷射火焰中扮演非常重要的角色。     

变截面导流筒换热器入口流场均化性能数值仿真

采用变截面导流筒真实三维实体模型,通过数值模拟的方法,以流体流动均匀性和压降作为综合衡量依据,研究了变截面导流筒装置中关键结构参数的变化对其内部流体流动均匀性和流体流动阻力的影响规律,得出了导流筒的结构参数L,H,θ与壳程进口处流体流动状况的对应关系,证实了在适当范围内调整上述结构参数,不仅可以提高壳程进口处流体流动均匀性,而且可以有效降低壳程流体的压力损失。从导流筒换热器的流体流动均匀性和壳程压降角度出发,推荐L,θ,H的取值范围分别是:L=50~70 mm,θ=7°~12.5°,H=50~100 mm。研究结果为变截面导流筒换热器优化设计提供了参考依据。     

油水旋流分离器内部流场的CFD模拟

采用计算流体力学数值模拟方法研究油水旋流分离器的内部流场,模拟出分离器内轴向速度变化规律,得到钻井液气液旋流器内部流场的特征。分析油水旋流分离器内部油相体积浓度分布,得到了油水旋流分离器内部流场的分布规律和油水两相流的分离特性,为油水旋流分离器的工艺设计提供了参考依据。     

填料塔气体分布器二相流场计算流体力学数值模拟

填料塔内气体分布器对进料气流的分布作用和填料塔的分离效率,特别是对低压降、高效填料有重大影响。文中运用计算流体力学(简称CFD),采用欧拉-拉格朗日二相流模型建立了填料塔内双切向气体分布器内三维瞬态气液二相流模型,气体的湍流运动采用k-ε湍流模型计算。模型中考虑了二相之间的作用力,包括液滴所受的曳力和虚拟质量力。求解时时间项采用隐式格式,时间步长取1×10-4s,对流项采用二阶迎风格式,压力-速度耦合方程的求解采用了S imp lec方法。在不同操作条件下,模型计算得到的压降、夹带、气体分布不均匀度和文献报道的实验值吻合较好。从而可以看出,CFD模型可以较为准确地描述双切向环流式气体分布器内瞬时气液二相流场。     

新型错流旋转填料床气相流场的三维CFD模拟

目前鲜有关于错流旋转填料床结构改进研究方面的报道。以自主研发的错流旋转填料床为计算模型,建立了三维物理模型,采用标准k-ε湍流模型和SIMPLE算法,填料层用多孔介质模型,运用CFD方法对其内部气相流场进行了模拟,研究了转速和气量对速度场和干床压降的影响规律,并通过实验进行了验证。由结果可知:干床压降几乎不受转速的影响,模拟值与实验值相对误差在11.2%以内;旋转填料层内气相流场主要以旋流场为主,切向速度与填料线速度大小相当,且不受气量的影响。轴向速度值受气量的影响,其径向分布受转速的影响。与切向速度和轴向速度相比,径向速度小1—2个数量级,说明气体在径向的偏移量很小;中间静止填料层能够有效减小气旋,强化气相流场扰动,表明新型错流旋转填料床能够强化气相传质。     

Turbulent precipitation in micromixers: CFD simulation and flow field validation

The object of this work is the investigation of the process of nanoparticles turbulent precipitation in a micromixer, the Confined Impinging Jets Mixer. This study is motivated by the increasing importance that nanoparticulate systems have for applications in several fields and by the consequent necessity of developing an economical and reliable process for the production of nanoparticles with the desired qualities, in terms of size, morphology and composition. The precipitation process is among the most promising processes for this purpose, and micromixers, such as the CIJM, are employed because they provide high mixing rates and efficiencies, which are needed because the process is highly mixing sensitive. Here a precipitation model based on classical precipitation theory and Computational Fluid Dynamics was developed and tested on barium sulphate precipitation, which is often employed as a mixing sensitive test reaction alternative to parallel competitive reactions. The use of barium sulphate precipitation also allows to assess the capability of the CIJM of producing very fine particulate systems. The flow field is modelled with a RANS approach, and validated through comparison with experimental data, obtained with the microscopic Particle Image Velocimetry. Model predictions on barium sulphate mean particles size were compared with experimental data and good agreement was found.