催化裂化再生器树枝状气体分布器的气相流场CFD模拟

催化裂化装置再生器的气体分布器通常采用树枝状气体分布器,这种分布器存在着气体分布不均匀和喷嘴的冲蚀磨损问题。为此,对树枝状气体分布器区域进行计算流体力学（CFD）模拟,重点考察分布器内气相流场的特征。计算结果表明：树枝状气体分布器的各分支管内气体速度根据分支管的长度不同存在很大的变化,而且分支管沿程各喷嘴出口的气体流量也不同,导致喷嘴出口气流平均速度存在很大的不均匀性;此外,气体在分支管入口处以及近分支管入口端的喷嘴处存在偏流现象,压力分布不均匀,易产生催化剂倒吸现象,造成喷嘴的冲蚀磨损。     

FCC装置主风分布管喷嘴磨损的气相流场分析

用FLUENT流体计算软件对FCC装置再生器树枝状分布管喷嘴流场进行了计算,分析了喷嘴发生磨损的机理.对喷嘴流场的计算表明喷嘴磨损是催化剂颗粒造成的,属于气固两相流冲蚀磨损.由于某些喷嘴的压力降偏低和流场存在偏流,造成催化剂颗粒倒流至喷嘴内部或分布支管内部.催化剂颗粒流经喷嘴时,斜向冲击内壁产生冲蚀磨损.磨损首先发生在喷嘴内壁局部区域,形成圆弧状磨损痕迹,再将喷嘴磨穿,逐渐扩大为整个喷嘴,磨掉喷嘴.这些分析结果可为主风分布管的设计提供帮助.     

循环流化床烟气脱硫反应器进气结构的流场模拟及优化

进气结构对循环流化床烟气脱硫反应器来说至关重要。采用k-ε双方程湍流模型对单文氏管和不同管径多文氏管进气结构的循环流化床烟气脱硫反应器的流场进行了数值模拟对比分析。结果表明,单侧进气时,单个文丘里布气结构的脱硫塔内偏流现象严重,入口影响区段长;采用多管文丘里布气结构时,入口段偏流现象明显降低;调整多管文丘里的管径大小分布,提升管内的流场可变得更为均匀。按速度分布不均匀度指标优化多文丘里管的管径分布比用流量偏差系数的更好,所得脱硫塔内流场分布更均匀,入口影响区段更短。     

催化裂化再生器树枝状主风分布管磨损的气相流场分析

通过对催化裂化装置再生器树枝状主风分布管内流场的数值模拟,分析了树枝状主风分布管磨损的机理.再生器树枝状主风分布管的磨损一般发生在分支管内部和喷嘴内壁,属于气固两相流的冲蚀磨损.流场计算表明,沿管程各喷嘴的出流流量不均匀,压力降也不相等,造成分支管外部的催化剂颗粒倒流至分支管内部从下游的喷嘴流出,进而导致分支管内部和喷嘴内壁的冲蚀磨损.     

新型后混合磨料水射流喷嘴流场数值模拟研究

磨料水射流切割技术在油库应急抢修中具有重要应用前景。通过数值模拟分析了一种新型后混合磨料水射流喷嘴内部多相流场运动特性,研究结果表明:新型后混合磨料水射流喷嘴内部存在负压,随着水射流向喷嘴下游的喷射运动,水的刚性减小,有利于磨料与水混合;紊动能主要分布在收缩段,为改善水和磨料的混合,建议磨料入口尽量靠近收缩段;喷嘴出口处,磨料主要靠近壁面分布,而水集中在轴线附近,喷嘴出口水和磨料混合不均匀;喷嘴的磨损主要发生在收缩段下游和圆柱段上游。虽然新型后混合磨料水射流喷嘴的多磨料入口结构仍无法彻底解决水和磨料均匀混合的问题,但是喷嘴内部的流场分布更具对称性,喷嘴内表面的磨损相对均匀,一定程度上减小了磨料和水的混合不均匀性,也在一定程度上延长了喷嘴使用寿命。     

水力喷射酸化喷嘴流场模拟计算及参数优化

水力喷射酸化技术是目前较新的一项储层增产技术,该技术既具有传统酸化压裂的特点又具有定向深穿透的优势,具有较好的发展前景。本文通过对水力喷射喷嘴外部流场进行模拟,对比单向流喷嘴外部流场和气体保护气液两相流喷嘴外部流场的速度分布云图得出,理论上气体保护气液两相流喷射效果更好,同时模拟得到影响气体保护气液两相流喷嘴外部流场的因素,为现场施工提供依据。     

喷动-流化床整体式多喷嘴效应CFD模拟

建立一种整体式多喷嘴喷动 流化床结构,采用双流体模型(CFD)对其内气 固两相流动进行数值模拟,在传统柱锥型喷动床锥体对称的两侧开若干缝隙,形成辅助多喷嘴喷动床,使其产生喷动 流化床的效果。通过CFD数值模拟获得多喷嘴喷动 流化床内颗粒体积分数、颗粒速度及空隙率等,并将模拟结果与单喷嘴喷动床进行对比,数值模拟证明了整体式多喷嘴喷动 流化床结构的可行性。与常规喷动床相比,整体式多喷嘴喷动 流化床能够有效增强喷动床内气 固两相流动,并且加强了单喷嘴喷动床环隙区底部颗粒运动死区的流动,同时省略了旁路供气辅助设备。     

复合双分布器气－固流化床中气体混合行为的研究

采用稳态气体示踪方法考察了气－固流化床中，上、下分布器体系对床内气体混合的影响。试验结果表明，流化床层在双分布器作用下，气体混合特性能较好地遵守气体扩散定律，并可用拟均相二维扩散模型进行描述，其轴、径向气体扩散系数与末中气速成正比。此外，本文还对上分布器的喷嘴形式对气体混合的影响，稳态示踪气体浓度的波动行为等进行了考察。     

催化裂化再生器树枝状气体分布器射流作用区的床层压力脉动特性

在催化裂化装置中再生器底部通常设置有树枝状气体分布器,通过分布器上的喷嘴分布气体。分布器射流区的压力信号可以很好地反应分布器的流场特性,为减小磨损进行结构改进提供理论依据。为此,在二维床实验装置上针对分布器射流区压力分布及压力脉动进行了实验研究,结果表明：分支管间床层压力沿床层轴向高度逐渐减小,随喷射角度增大而减小,随喷嘴出口气速和静床高度增大而增大,由测点以上的物料量决定,可用来判断不同操作工况;当喷射角度为0°和22.5°时,分支管间处于密相区,压力脉动先增后减,对应着气泡的产生、聚并和破碎的规律;当喷射角度为45.0°和67.5°时,分支管间由射流形成稀相区,压力脉动由气流湍流度决定,高于密相区,随喷嘴出口气速和静床高度增大而增大,可为减小分支管外部磨损提供依据;影响喷嘴射流压力脉动的因素为相邻喷嘴射流冲击和颗粒的作用,喷射角度为22.5°时的射流压力脉动存在临界气速,取决于是否受到相邻射流的冲击,可以为喷嘴射流稳定性及工业上减小分布器的内部和外部冲蚀磨损提供理论依据。     

变压吸附流体力学模拟

通过流体力学方法对变压吸附(PSA)系统进行模拟与优化。采用一维瞬态流体力学建立了PSA均压过程的理论模型,对PSA均压过程进行了模拟研究,得出均压时间随均压管道直径、吸附塔的体积、气体的组分等因素的变化关系,为均压管道的计算提供理论依据;采用计算流体力学对气体分布器的流场进行了模拟研究,并根据流场的特点开发了新型气体分布器,且计算结果显示流场分布较好;另外,对程控阀的流道进行了模拟研究,并根据模拟结果对流道进行了优化,结果显示,优化后的流道克服了原流道的弊端。     

加氢反应器内气体预分布器均布性能数值研究

针对某化工厂固定床加氢反应器内的气体流场进行三维数值模拟,考察了不同气体预分布器类型、结构参数对反应器内气流分布的影响.计算结果表明,在反应器入口布置气体预分布器能够明显改善反应器内气体流动的均匀性;随预分布器的布置高度增加,气体均布性能提高,但同时会导致预分布器上方产生较大旋流,延长气体停留时间;减小预分布器孔板的倾...     

矩形喷嘴对PDC钻头井底流场影响的研究

如何才能让PDC钻头的水力能量将清洗井底和冷却钻头的作用充分发挥,这一直是水力结构设计需要考虑的问题。本文先分析了矩形喷嘴的射流特性,得到了射流轴心动压力衰减规律和横向动压力分布规律及横向动压力梯度分布规律,通过CFD仿真软件CFX对PDC钻头井底流场进行了模拟,将矩形喷嘴和圆形喷嘴对比,分析得知喷嘴位置在等速核长度内,矩形喷嘴更有利于清除岩屑和冷却钻头。     

2012年第2期导读

<正>本期论文广场栏目中,全自动切焦器的流场仿真及其喷嘴的优化一文,采用Mixture模型对切焦器从喷嘴内部到外部的两相水射流进行CFD仿真,模拟了高压水射流的压力和速度分布规律。旋转涡轮分离器中气液两相喷嘴天然气脱水数值模拟研究     

刮刀钻头喷嘴直径对井底流场的影响研究

在充分考虑钻头喷嘴直径对井底流场影响的基础上,建立了与实际相接近的刮刀钻头井底流场物理模型,在计算流体力学软件Fluent中,将CAD模型转换为相应的CFD井底流场模型,运用k-ε两方程模型,对刮刀钻头不同喷嘴直径的井底流场进行了数值模拟研究,得到了刮刀钻头喷嘴直径与井底流场的关系,为设计排屑能力强、对井壁冲蚀破坏小的新型刮刀钻头提供了理论依据.     

水力喷射工具射孔过程液固两相流冲蚀数值模拟

鉴于国内外运用多相流数值模拟方法对水力喷射工具冲蚀研究有待深入的现状,基于多级水力喷射工具单级喷枪,采用颗粒碰撞的欧拉-拉格朗日离散相模型,对水平井水力喷砂射孔过程进行流场分析及冲蚀速率计算。分析了单级喷枪上、下游喷嘴流场分布的不均匀性,以及这种不均匀性导致的工具内部各个喷嘴冲蚀速率的差异。分析结果表明,水力喷砂射孔过程中,水力喷射工具单级喷枪上、下游喷嘴流场呈现不均匀性,上游喷嘴单位时间通过的液体多于下游喷嘴,下游喷嘴的砂浓度高于上游3个喷嘴;水力喷射工具单级喷枪内壁面和外壁面都会受到液固两相流体的严重冲蚀,最大冲蚀速率发生在喷枪内壁下游喷嘴入口区域。     

自清洗过滤器吸污器的改进设计

吸污式自清洗过滤器是一种新型的过滤设备,吸污器是其重要部件。本文运用计算流体动力学（CFD）的研究方法,对吸污器进行流体力学分析,研究其内部流场压力分布、速度分布等流体力学特性,提出了三种结构改进措施,以达到各吸管均匀吸污的目的。     

晃动对槽盘式再分布器性能的影响

填料塔是海上浮式天然气生产储卸装置的组件之一。为了保证气液再分布器在填料塔内发挥良好的再分布性能,采用水力学实验和流体力学数值模拟相结合的方法,建立了一套能够实现不同晃动工况、不同偏流进液形式的实验装置和与之对应的数值计算模型,利用实验结果对模拟进行验证,并对实验结果和模拟结果进行分析,进而对传统槽盘式再分布器在静止、晃动及不同偏流进液工况下的性能进行了研究。结果表明:(1)静止工况下,传统槽盘式再分布器各喷淋点的出液量基本相同,不均匀度数值为10-2数量级,均布性很好;(2)再分布器再均布效果下降的主要原因是液体偏移造成的液位高低差异;(3)静止、横摇和纵摇工况下,进液偏流程度的改变对槽盘式再分布器均布效果的影响程度很小,晃动5°时全区域进液和2/3区域进液情况下的整体孔口流量不均匀度差值小于5%;(4)传统槽盘式再分布器的整体孔口流量受横摇和纵摇影响较为严重,横摇5°工况下整体孔口流量不均匀度增大至0.5以上,纵摇5°工况下增大至0.3以上,晃动5°工况下,无论全区域均匀进液还是偏流进液,槽盘式再分布器出口均布效果均较差,受海上工况影响较大。结论认为,传统槽盘式再分布器对海上晃动工况适应性较差。     

压裂液配制用固液混合装置结构优化

固液混合装置是水粉均匀混合的关键设备,高速水流经过固液混合装置,由于压力变化而形成了负压,从而抽吸胶粉,使胶粉与水流均匀混合。利用CFD方法对固液混合装置建立数值模型,通过仿真分析,发现由于抽吸管路与环形喷嘴间较大壁面区域的存在,在流场分布上有一个低速回流区,在施工作业时可能会引发被抽吸黏性物料的堵塞。针对原有结构固液混合装置流场分布存在低速回流区的缺陷,设计了进料管扩张型及喷嘴收缩型2种结构改进的固液混合装置。利用数值模拟方法进行流场分析,通过对所建立的多个模型的定性对比,证明喷嘴收缩型为最优结构固液混合装置。可为该类固液混合装置的设计提供理论参考。     

提升管反应器不同喷嘴角度的气固流动特性研究

在大型循环流化床冷态模拟试验装置上对喷嘴与提升管竖直方向的不同夹角进行了考察。对3种不同夹角结构下的颗粒浓度轴径向分布、瞬时颗粒浓度信号以及概率密度进行了分析研究，结果表明：在预提升段和输送段3种结构并无明显差别，颗粒浓度以及瞬时信号波动的差别主要集中在喷嘴上方附近区域；相比于传统等径提升管而言，变径提升管内床层固含率增加，颗粒浓度分布更加均匀，颗粒浓度梯度减小，有利于气固两相的混合与接触；在变径提升管内，随着喷嘴角度的增大，气体在整个截面上的扩散速度增加，径向分布更加均匀，气固分离现象得到了有效抑制，气固湍动剧烈，接触效率较高。     

稳流型气液旋流分离器的CFD模拟

利用CFD方法,采用流体力学FLUEN分析软件对目前的柱状气液旋流分离器(CGLC)内部流场研究和分析,从而进行计算仿真和结构优化设计.通过模拟分析,进行了结构改进,得到新型带稳流盘的拄状旋流分离器合理的结构模型.通过对气体体积分数分布的对比分析,可以方便快捷地预测CFD模型的分离性能.