精馏塔釜立式热虹吸再沸器的模拟与优化设计

介绍了立式热虹吸再沸器的操作方式及特点,通过Aspen Plus、Aspen EDR模拟软件,考察了精馏塔釜立式热虹吸再沸器的模拟、设计过程,通过实例分析了塔釜静压头、再沸器结构尺寸、进出口管径等对热虹吸循环稳定性的影响,并得到了优化后的再沸器结构参数。塔釜内的液体静压头与再沸器内两相流密度差产生了热虹吸循环的推动力,设计中应综合考虑并选择合适的静压头,进而确定再沸器的基本结构参数。当推动力大于阻力且循环阻力在再沸器进口、再沸器内、再沸器出口三段管线中分配的比例合适时,才能产生稳定的热虹吸循环。     

卧式热虹吸再沸器设计及核算软件开发

在查阅和分析国内外大量的卧式热虹吸再沸器资料的基础上,传承再沸器的各种设计方法,并用具体的工业生产实例进行考核。最终,将编制出通用于各种工艺工况,便于进行卧式热虹吸再沸器设计的软件,为编制开发出统一应用于各种工艺条件下热虹吸再沸器的设计软件包成为可能。     

立式热虹吸再沸器的强化传热

在立式热虹吸再沸器的加热管中插入内管形成新型结构。对新型结构的立式热虹吸再沸器进行了可视化研究和传热性能的实验。探索了该装置内的两相流流型及传热系数、循环速率与热通量的关系。工作介质为水、乙醇、聚丙烯酰胺水溶液和苯乙烯。通过分析和实验袁明,新结构的立式热虹吸再沸器操作稳定,传热系数高,去垢作用强。     

甲醇水分离塔再沸器的工程设计

甲醇水分离塔再沸器作为1台较为关键的换热器,其运行效果对甲醇水分离塔乃至整个低温甲醇洗系统影响较大。介绍立式热虹吸再沸器的工作原理,结合某工程案例对甲醇水分离塔再沸器的设计要点进行探讨,得出关键参数确定原则如下:再沸器出口的汽化率宜小于20%;换热管长度选用标准管长3 m;入口管路系统压降宜占总压降的20%~30%,出口管路系统压降宜占总压降的10%~20%。在甲醇水分离塔再沸器关键参数原则性确定的前提下,利用计算软件Aspen EDR进行甲醇水分离塔再沸器具体关键参数的模拟计算,结果表明:静压头在2 600 mm以上均能满足再沸器出口汽化率方面的要求,确定正常液位的静压头为3 000 mm;再沸器入口管路系统压降占总压降的19. 2%,出口管路系统压降占总压降的14. 0%;塔釜处于高、低液位下再沸器的各项工艺指标均能满足要求。本工程案例的分析及计算过程可为其他立式热虹吸再沸器的设计及改造提供一点参考。     

二硫化碳/硫化氢分离塔再沸器的工程设计

立式热虹吸再沸器是实现液体气化的重要单元设备,在化工行业应用广泛,但其设计较为复杂。二硫化碳/硫化氢分离塔再沸器作为一台重要的换热设备,其运行状况对分离塔的分离效果有较大影响。本文在介绍立式热虹吸再沸器基本工作原理的基础上,利用HTRI软件对二硫化碳/硫化氢分离塔底部的立式热虹吸再沸器进行优化设计。对气化率、安装高度、阻力损失等重要设计参数进行了讨论,以期对其它类似换热器的设计提供参考。     

立式热虹吸再沸器设计及核算软件开发

在查阅和分析国内外大量立式热虹吸再沸器资料的基础上，传承再沸器的各种设计方法，并用具体的工业生产实例进行考核。最终，编制出通用于各种工艺工况，便于进行立式热虹吸再沸器设计的软件，为编制开发出统一应用于各种工艺条件下热虹吸再沸器的设计软件包成为可能。     

基于压力平衡下的立式热虹吸再沸器安装高度设计

根据热虹吸再沸器的自循环原理,介绍了基于压力平衡下的立式热虹吸再沸器安装高度的计算方法与步骤。利用HTRI软件,以乙二醇装置乙二醇塔再沸器为例,对基于压力平衡下影响热虹吸再沸器安装高度的静压头、再沸器进出口管径等进行优化,并讨论了操作工况下塔釜液位波动对再沸器稳定运行的影响。     

立式热虹吸再沸器的设计与校核

立式热虹吸再沸器在石化行业中应用十分广泛,但其计算十分复杂。介绍了立式热虹吸再沸器的设计方法,以实例详细介绍了其计算步骤和校核过程,并分析了设计过程中应考虑的一些问题。     

TDI装置脱光气塔热虹吸再沸器强化循环改造

热虹吸再沸器主要依靠塔釜液与换热管内汽液两相流之间的密度差作为推动力,通常不能用于塔釜出料组成为宽沸程的物系。针对热虹吸再沸器的这一缺点,结合甲苯二异氰酸酯生产装置中脱光气塔的操作状况,提出了从塔下部引入一股轻组分进入再沸器的方法,以达到提高再沸器换热管内的汽化率、促进物料在再沸器循环的目的。通过模拟计算获得了最佳的操作条件,并在现场进行验证,表明此方法可行,扩展了热虹吸再沸器在塔釜物料为宽沸程物系的应用。     

立式热虹吸再沸器HTRI优化设计

立式热虹吸再沸器是间壁式换热器里计算最为复杂的一类换热器,结合工作实践,在分析工艺流体在再沸器换热管内物理变化过程和间壁换热器传热研究的基础上,利用HTRI软件对立式热虹吸再沸器进行优化设计。     

气液两相流流过阀门局部阻力特性研究

以空气,水为工质,对进口和出口水平管内气相两相流流过闸阀的局部阻力特性进行了研究,管内直径38 mm、阀门通径4p mm.根据实验结果,总结出了空气和水两相流体流过闸阀时的局部阻力变化规律,并与前人的结果进行比较,提出了闸阀局部阻力修正系数,计算值和实验符合良好.     

A universal model to calculate cyclone pressure drop

The definition and composition of the pressure drop over a tangential inlet, reverse flow cyclone have been analyzed. It is assumed that two factors mainly contribute to the pressure drop, i.e., the local loss and the loss along the distance. The former includes the expansion loss at the cyclone inlet and the contraction loss at the entrance of the outlet tube (or vortex finder). The latter consists of the swirling loss resulting from friction at the cyclone walls and the dissipation of gas dynamic energy in the outlet tube. By use of the measured results of the flow field in cyclones, the calculation methods for each loss have been developed. And a universal model to predict the cyclone pressure drop is thus obtained simply by summing each loss. A detailed comparison between the calculated and experimental results shows that this accurate model is suitable either for pure or for dust laden gases at normal or high temperatures and can meet the requirement of most cyclone designs.     

细小槽道换热器内相变微胶囊悬浮液对流传热DPM模拟

基于离散相模型,采用颗粒比热容随温度变化分段函数描述颗粒的相变过程,模拟了相变微胶囊悬浮液在细小槽道换热器内的对流传热特性,考察了不同入口流量时换热器进出口压差及温差的变化规律,并与纯水进行比较,分析了换热器内部及加热面温度分布,研究了换热器典型通道修正的局部努赛尔数Nux*沿流动方向的变化规律. 结果表明,相变微胶囊悬浮液在换热器内的压损随流量变化规律与纯水一致,较纯水有所增大;引入相变微胶囊颗粒减缓了加热面和流体温度升高的速率,使换热器出口及加热面的温度比纯水低;受进出口位置影响,换热器内温度呈现中间通道低、向两侧逐渐升高的分布规律. 不同通道的Nux*沿流动方向的变化规律存在一定差异,部分通道内相变材料完全融化,而部分通道内相变材料尚未完全融化就流出换热器. 需改进换热器进出口位置或对换热器内部结构进行优化设计以获得较好的流量分配特性,从而改善换热效果.     

含内构件的循环流化床的动态压力特性

针对含内构件的循环流化床,以石英砂为物料,使用动态压力传感器测量了含内构件的流化床中气固两相流的动态压力,分析了床内的瞬时压力特性. 结果表明,在进出口总压降中,文丘里压降最大,占主床压降的60%以上. 表观气速和固体颗粒循环流率共同影响循环流化床内的压力特性. 压力瞬时波动功率谱分析表明,压力波动对应一个主频,表观气速越小、颗粒循环流率越大时,压力波动越大,且循环流化床底部压力波动比上部大. 加入内构件能有效引导气流,使流动更均匀.     

微槽道内流动沸腾的流阻特性研究

研究了去离子水在3种规格矩形微槽内竖直向上流动沸腾的流阻特性,着重考察了出口干度、质量流速、进口过冷度和微槽尺寸对沸腾流动压降的影响.试验结果表明,两相摩擦压降随出口干度增大而增大,在相同出口干度下,入口质量流速越大摩擦压降越大,摩擦压降与入口过冷度无关;随着微槽道尺寸减小,摩擦压降增大.     

旋流强化中空纤维膜组件结构优化及壳程流动研究

提出并优化了一种旋转流强化的膜组件水力学模型。Box-Behnken方法用于进口直径、进口长度、膜壳高度、进/出口端管长度、球突结构直径,进出口倾斜角度的多参数的实验设计,获得了响应变量最优的膜组件设计方案。通过雷诺应力RSM湍流模型与基于Euler-Lagrange算法的离散相DPM模型的耦合计算,模拟研究了三维模型内液固两相流的颗粒停留时间分布、流体力学特征。模拟结果显示,旋流强化的膜组件壳程的速度分布更加均匀,膜面剪切应力高;湍流耗散率、涡量分布不同于传统膜组件。实验结果证实,优化后的膜组件具有高产水量、低压力降,膜污染速率低的特点。     

错流旋转填料床气相压降特性

旋转填料床的气相压降是旋转填料床应用和设计的一项重要指标。在气液两相错流流动条件下,利用空气-水系统对错流旋转填充床的气相压降进行分段模型化和实验研究。按照错流旋转填料床气体流动的路径将气相压降分为进口压降、填料层压降、集气段旋转动能转化压降和出气段压降。推导出压降与操作工况的关联式,其计算值与实测值吻合较好。实验表明错流旋转填料床的气相总压降与气体流量、旋转床转速、液体流量有关。在高转速和小气量的条件下,气相压降随气量增大先下降后上升;其他情况随气量增大而上升。错流旋转填料床气相压降随转速上升而下降,在小气量情况下转速对气相压降有明显影响。气相压降随进液量的增大而增大,当旋转填料床在低转速时进液量对气相压降有明显影响。     

Study of the pressure drop of dense phase gas-solid flow through nozzle

Pressure drops are measured on different nozzles of various pipe sizes in dense phase pulverized coal pneumatic conveying. From the experimental results, we conclude that the effect of the gas phase nozzle pressure drop is negligible when comparing with the solid phase pressure drop in the experimental range. The main influence factors contributing to the nozzle pressure drop are gas and solid mass flow rate, solids loading ratio, and the diameters of the nozzle inlet and outlet. A new model was developed to predict the nozzle pressure drop in dense phase pneumatic conveying of pulverized coal based on the Barth's pneumatic conveying theory. The pressure drop predictions from the model are in good agreement with the experimental values. The model quantified the important influence factors of the nozzle pressure drop.     

并流多通道管壳式换热器壳程流场分布

对一种新型并流多通道进出口结构（MPC）轴流管壳式换热器壳程流场分布与阻力性能进行全面研究,分别研究了管排数、Reynolds数、不同挡板对壳程流场分布、阻力性能的影响,并且采用实验方法对数值模型与方法的正确性进行论证。研究结果表明,在无挡板的情况下,随着管排数的减小,壳程流场分布不均现象得到有效的遏制,压降大幅降低,最大降幅达到70％以上;挡板能够有效促进流场的二次分布,但是同时亦使阻力增大较为显著。     

空气滤清器过滤阻力多元关联式的研究

为减低空气滤清器过滤阻力,对空气滤清器流场特性进行的实验测试和模拟计算,旨在于为空气滤清器的优化设计提供相关的理论指导和依据。采用CFD模拟技术,结合实验测试的方法,建立了空气滤清器的CFD模拟的两维和三维模拟模型,计算机模拟计算结果与实验测试结果吻合,计算得出空气滤清器的过滤阻力与其各自影响因素的变化规律,通过数值模拟计算结果的回归分析,给出了空气滤清器总成过滤阻力与其显著影响因素的单因素关联式。利用大量的过滤压降与不同滤清器结构参数、过滤速度和过滤介质特性参数的模拟数据,回归得出总成过滤阻力与入口速度、滤芯褶数、进气管长、进气管径、出气管长、出气管径和滤纸厚度的无量纲的多元关联式。