帘式折流片换热器壳程流体流动死区

对帘式折流片换热器壳程流体流动死区大小及分布规律进行了数值模拟和实验研究。研究表明,帘式折流片换热器壳程流体流动死区大小随着Re的增加而降低;流动死区的大小和分布规律受折流栅装配方式的影响,折流栅同向装配时壳程死区小于折流栅对称装配,当壳程Re分别为5000、10000和15000时,折流栅同向装配时的帘式折流片换热器壳程死区分别为折流栅对称装配时的50.5%、51.6%、43.0%。

帘式折流片换热器壳程流体流动死区研究

为掌握新型高效帘式折流片换热器壳程流动死区分布规律,采用CFD方法得到该换热器中停留时间分布(RTD)数据,研究表明:帘式折流片换热器壳程流动死区大小随着Re的增加而降低;流动死区分布规律受折流栅排列方式的影响,相同壳程Re下,折流栅对称排列时死区大于折流栅同向排列时的死区,且均小于折流板换热器壳程流动死区.当Re=5 000,10 000,15 000时,折流栅对称排列时帘式折流片换热器壳程死区分别为折流板换热器壳程死区的59.23%、49.08%、46.06%;折流栅同向排列时分别为折流板换热器壳程死区的29.94%、25.32%、19.80%.

套管式换热器内部非对称流动现象研究

使用数值模拟和物理验证两种方法,研究了套管式换热器内稳态的流场和温度场,分析了换热器内部流动“死区”和换热能效。通过实验验证了数学模型的合理性,基于此进行了数值计算,主要结论为换热器存在垂直弯头的情况下,管道内流动速度并非对管道中心线呈完全对称,在转弯处会产生速度“死区”;改进后的换热器一定程度上减弱了流动“死区”,套管内流动速度更加均匀,换热能效比有显著提升。

LF精炼过程中通电升温阶段底吹氩方式的优化

在LF(ladle furnace)精炼过程的通电升温阶段多采用双喷嘴等流喷吹的吹氩方式.本文提出一种双喷嘴差流吹氩的底吹方式,以某钢厂135 t钢包为原型设计1∶4非等温水模型实验平台,在总流量相同的情况下进行底吹比例为1∶1,2∶1和3∶1的温度均匀化实验,结果表明底吹比例为2∶1时的各监测点无量纲温差最小,均匀化效果最好.建立流动-传热耦合数学模型对实验结果进行验证,结果表明在总流量相等的情况下,底吹比例为1∶1,2∶1和3∶1时流动死区占比分别为14.1%,9.1%和9.8%,温度死区占比分别为6.2%,2.6%和0.3%,2∶1差流底吹方式在活跃流场和促进温度均匀化方面具有优势.

多氯化反应器中气体分布器的优化设计与模拟

气体分布器的使用能够提高反应器的反应速率,但是普通的环管式气体分布器存在气含率低、流动死区大等问题。针对多氯化反应器中出现的问题,设计了一种新型气体分布器,其气体分布环管新增了一个同轴的不同直径的气体分布环管,且新增的环管设有上下两面的气体分布孔,模拟得知气体分布器的气体分布孔为10 mm效果更好,并利用Fluent软件考察了两个气体分布器流体的运动轨迹。计算结果表明,双环管式气体分布器比单环管式气体分布器气体分布更均匀,流动死区更少。

错位桨对污泥固液两相流混合的数值模拟

为了提高搅拌器的搅动范围、减小流动死区,基于混合理论和等螺距的设计原理,提出了一种错位叶片的结构形式.采用Fluent软件对错位桨搅拌器(6SBP)和普通6BP搅拌器在污泥液体中的流场变化进行了三维数值模拟,模拟分析比较了6SBP桨和6BP桨式两种搅拌器的流场形态、速度分布和功耗的特点,并通过实验进行了验证.结果表明,模拟结果和实验结果较吻合,错位桨搅拌流场不对称,能够减小流动死区,增大搅动范围.在N=3r/s的工作状态下,6SBP桨的轴向速度和径向速度分布要大于6BP桨,而功耗约为6BP桨的77%.

循环流化床返料阀结构对循环流率动态响应特性的影响

循环流化床锅炉燃烧技术是一种洁净煤燃烧技术,其应对负荷变化的灵活性未来会得到更多的关注。但目前对于负荷变化的研究集中于调峰策略优化,缺乏提升CFB本身变负荷速率的影响因素研究。在CFB锅炉负荷变化时,循环流率也随之变化,并达到新的平衡态,而返料阀的结构是循环流率的重要影响因素。因此,为了研究CFB锅炉变负荷响应速率的影响因素,基于CPFD方法对某75t/h循环流化床锅炉立管及返料阀内在循环流率变化时的流动行为进行模拟,研究不同返料阀结构对循环流率变化的响应速度。结果表明,在立管远离回料阀侧及回料阀水平横段底部存在一定的流动死区,返料阀及立管内物料仅在较小的区域内有较大的移动速度。当循环流率增加时,较小的颗粒移动区域限制了其达到更大流量平衡的时间,减弱了系统变负荷的响应速率。在松动风、流化风分别为0.14和0.30m/s,循环流率从50kg/(m2·s)提升到60kg/(m2·s)时,随着水平横段长度的增加,系统响应时间先急剧减小后缓慢上升;返料阀水平横段长度与立管直径之比为3.5时,最短响应时间为67s。保持流化风量不变并改变松动风大小,系统响应时间随松动风量的增加而减小,但不同返料阀结构下系统响应时间的规律相似。返料阀对循环流率变化的响应速度与返料阀内的流动死区大小密切相关。

基于FLUENT波形板换热器的数值模拟

折流板的使用能提高换热器的换热效率,但弓形折流板换热器存在壳程流动死区大、换热不充分等缺点。设计出一种波形折流板,其折流片呈波形且与弓形折流板复合布置,利用FLUENT软件考察了不同流速下波形与普通弓形折流片换热器壳程流动死区和温度变化。计算结果表明,波形折流板换热器内的流动死区小于弓形板换热器,且换热效率也更高。

4747m^3高炉卷焊型风口数值模拟及结构改进

风口前端深入高炉内部,其工作环境恶劣,极其容易损坏.为了得到卷焊型风口本体的温度场和冷却水流场,本文利用计算流体力学软件对其进行数值模拟计算.通过模拟发现风口前端Ⅰ水室内存在冷却水流动死区,随后分别讨论了改变流量和优化风口结构对缓解死区的影响.

气固顺/逆流间歇移动床内颗粒速度分布特性

采用颗粒示踪方法考察了顺流和逆流间歇移动床内颗粒流动状态和速度分布随表观气速和时间的变化规律,进行定量化分析并建立颗粒速度计算式。结果表明,示踪层颗粒始终近似为V形分布,表明颗粒速度呈“慢-快-慢”的形式分布,且变化幅度随时间的推移更加明显。不同于重力条件,顺流和逆流条件下气体和颗粒间相互影响更为复杂。同一时刻下,顺流床内颗粒速度变化幅度随表观气速增加而增大;逆流床与之相反。然而在同一料位高度下,随表观气速增大,顺流床内流动区域宽度增大,时间不均匀指数和流动死区占比减小,表明颗粒速度分布更加均匀;逆流床与之相反。借助料仓中常用的颗粒运动模型(Particle Kinematic Model,PKM),引入雷诺数Re和斯特哈尔数St,建立气固顺流和逆流条件下的颗粒速度计算式,以期为顺/逆流间歇移动床的操作和设计提供参考。