安全阀超压泄放瞬态动力学数值模拟研究

安全阀作为工业承压系统的重要安全部件,其作用在于保障生产系统超压安全,减少爆炸性事故的发生,所以对安全阀超压泄放瞬态动力学机理研究显得尤为重要。本文结合ANSYS CFX动网格技术和CEL编译语言创建了安全阀瞬态动力学方程,将开启部件的位移与动网格关联,采用数值模拟的方法初步分析了安全阀开启瞬态动力学问题,分析和讨论了开启瞬态流场的变化,以及相关瞬态参数在典型路径上的变化与瞬态开启过程的关系。研究表明应用AN-SYS CFX动网格技术研究安全阀泄放机理是可行的。

换热器流固传热边界数值模拟温度场的顺序耦合方法

通过建立由壳体、管板和换热管等组成的换热器有限元分析模型,使用FLUENT生成的CDB文件和ANSYS本身的物理场进行耦合,把外部CBD边界条件映射到ANSYS模型上。先利用"分段建模,整体综合"技术,从实现换热器的工艺热分析的角度考虑,由FLUENT软件得到换热器整体温度场,输出得到了包含固体表面节点、单元和温度载荷等信息的CDB文件,然后利用温度场顺序耦合的思想,利用由FLUENT得到的结构温度场边界,在ANSYS软件中取节点文件并求解,创建结构热分析所需的结构温度场。比对CFD结果和有限元结果可知,两者温度场的分布没有差别,此耦合过程中没有出现失真现象,这为研究换热器的温差应力分析提供了可靠的依据。

折流杆换热器数值模拟新方法

为了实现对换热器性能的整体数值模拟,阐述了一种"分段模拟,整体综合"的管壳式换热器数值模拟新方法,其核心思想是在对换热器的几何结构及其流道的流体力学和传热特性进行定性分析和结构分类的基础上,对换热器内部流道分段,建立典型流道的完整实体三维模型和网格模型,并且建立分段模型之间的数据联系方案,最后将数值模拟得出的局部数据进行综合处理。

大型薄壁压力容器Shell51单元模型的应力线性化分析

针对ANSYS软件Shell单元无法得到应力线性化数据的问题,采用Shell单元建立了典型化工设备模型,通过具体分析Shell 51单元的数据,给出了应力线性化评价数据的计算方法和相应计算公式,实现了Shell 51单元模型的应力线性化分析计算。同时,通过实例分析得到的结论,对于指导利用Shell51单元模型进行分析设计评估和化工设备的安全评价具有重要的作用。

延迟焦化节能新工艺及对设备性能的影响

在对炼油装置中传统的焦炭塔蒸汽大吹汽工艺进行分析的基础上,提出了以水代蒸汽的节能降耗新工艺及其新的工艺步骤,并进行了现场试验,在比较产品质量指标数据、设备薄弱温度循环和应变循环测试数据验据的基础上,证明了此新工艺技术在提高产品质量。降低能源消耗和设备负荷等方面的新颖性和合理性,分析了由此对设备长周期运行性能带来的益处.

安全阀开启流场机理的数值仿真与实验研究

该文结合ANSYS CFX动网格技术和CEL编译语言创建了安全阀瞬态动力学运动方程,将开启部件的位移与动网格关联,采用数值模拟的方法研究安全阀开启瞬态动力学问题,分析和讨论了开启过程中的流场参数间的影响机理,数值模拟流场机理结果显示安全阀的流场参数在不同时刻和不同的空间位置上存在突变点,最后采用自行设计的安全阀开启实验检测装置对开启流场的流场参数进行实时采集,模拟和实验数据对比分析的研究结果吻合较好,说明该文提出瞬态开启数值模拟方法和实验系统,应用于安全阀超压泄放机理研究中是具有可行性的。

安全阀稳态排量测试新技术研究

排量是衡量安全阀性能的重要参数,因此其准确计算和评估极为重要。排量的标准测试方法要求严格,测试繁琐且难以实施。与多数文献略去开启过程动态效应在固定开高状态下进行排量研究不同,文中研究了一种利用阀芯传感器的测试数据来评估动态开启稳定排放阶段排量的计量方法。数值模拟发现,超压泄放过程的稳态排放阶段喷管的喉部位于帘面,并且发现,排放流体处于跨音速流态。进一步的检测技术研究表明,稳态排量可以通过阀芯传感器采集的稳态排放数据来确定和计量,进而可以实现额定排量评估。这种新的排量计量和测试技术改变了传统的安全阀流量测试思路,扩展了阀芯传感器的应用范围,实现了一种简便易行的排量测试技术,且具有足够的测试精度。

管壳式换热器壳程流动与传热的数值模拟与验证

针对目前管壳式换热器中微小流路建模和分析的缺失,采用"分段建模,整体综合"的模拟方法成功地开发了小间隙流路A和E的建模技术,建立了既包含主体流路(B、C),也包含微小泄漏流道(A、E)的全流路管壳式换热器流动与传热模型,得到了与实际换热器相适应的几何模型。通过应用CFD软件Fluent进行分段模型的流动与传热研究,对各流道在折流空间中对传热和流动的影响进行了分析讨论。同时,采用整体综合技术,将数值模拟获得的局部流动与传热数据综合整理得到了换热器传热和阻力系数的整体法关联式。并将模拟结果与几种著名的壳程计算方法(Donohue、Kern和Bell-Delaware,流路分析)进行了对比,结果发现数值模拟与Bell-Delaware法和流路分析法的结果吻合良好,最大偏差小于20%。

安全阀开启过程的瞬态模拟与试验验证

采用ANSYS CFX数值模拟方法对安全阀开启的瞬态过程的流动机理进行了研究,通过路径分析法和流线分析法讨论了泄放口及泄放流道中流场参数的变化。研究发现在稳定排放阶段,安全阀喉部并非像以前的研究者预测的那样处于超音速状态。同时发现,安全阀密封面外侧和反冲盘出口流道局部处于超音速流态。这说明传统喷管理论并不完全适用于安全阀开启过程的描述。利用所开发的实验装置对开启过程进行的测试表明,三维模拟和实验数据非常吻合,为进一步研究安全阀超压开启机理奠定了坚实的基础。

安全阀在线检测新技术研究

在线校验技术存在的人为操作因素对检测结果影响很大,校验时的开敞性造成人为介质泄漏,安全性差的问题,且许多安全阀在实施在线检测之后阀心不能回座,从而导致密封失效和泄漏,形成新的安全隐患。为此,尝试将传统的安全阀阀心结构设计成阀心传感器,利用数据采集软件,结合变送器、数据采集卡、计算机等组成测试系统,以实现安全阀运行状态的实时检测。进行了阀心传感器标定试验、水压试验、气压试验。水压试验的目的主要是利用水压造成阀口的启闭过程状态变化,从而初步了解整个数据采集装置的性能。利用阀心传感器配置得到安全阀检测系统所完成的现场试验表明,与标准传感器相比,阀心传感器具有测试数据精度高,刻画安全阀全启过程准确细致,更符合测试数据重现性好等优点。

安全阀阀瓣传感器优化设计及实验研究

为解决生产装置长周期运行与安全阀年检之间的矛盾,安全阀现场检测技术越来越重要。在将弹簧安全阀阀瓣设计成传感器的思路基础上,进一步采用方形膜片传感器结构来采集泄放口的压力变化,从而实现安全阀运行状态参数的检测。进行了结构优化设计,得到高响应传感器的设计方案,通过现场排放实验验证,表明新阀瓣传感器满足安全阀基本性能要求,同时也具有现场检测功能。

安全阀稳态与瞬态数值模拟技术对比研究

为探究稳态与瞬态两种数值模拟技术的区别,采用ANSYS CFX对安全阀开启过程的流场动力学参数进行了定性和定量的对比分析,并进行了相应的试验验证。研究发现,在开启阶段两者的性能参数相对偏差较大,也就是说稳态模拟比较适合对静态参数的测量,但如果要同时研究动态性能参数的变化情况,就需要采用瞬态模拟。

安全阀阀芯传感器的标定理论与验证技术

安全阀在线检测技术最重要的功能实现就是要解决大型生产装置运行周期不断延长,而安全泄放装置检验周期却有一年一检的严格限制之间的矛盾。安全阀是承压设备上的重要安全附件之一,作为生产装置安全的最后一道防线,本身具有很苛刻的性能要求,因此如何实现其在线检测,是生产装置实现长周期连续可靠运行的关健技术之一。为此,在专利技术指导下,设计研制了内嵌阀瓣膜传感器形式的新型安全阀。本文对安全阀中传感元件的布置、选择及标定技术原理等方面进行了理论和试验研究,结果表明这种带有阀芯薄膜传感器的新型安全阀运行稳定可靠,开启、回座迅速,密封性好,并且具有很好的检测灵敏度。

人脯氨肽酶活性中心结构的计算机模拟

氨酰基脯氨酸二肽酶 (脯氨肽酶 )为广泛分布于生物界的细胞内二肽水解酶 .它特异性地水解以脯氨酸或羟脯氨酸为羧基端的二肽 (X Pro) ,而且只对反式肽键有催化活性 .此酶与脯氨酸代谢、胶原蛋白合成及细胞生长有密切关系 .文献报道 ,从Alteromonas细菌中提取的脯氨肽酶有水解梭曼的活性 ,其有机磷酸酐水解酶也有脯氨肽酶活性 .用重组基因表达的人肝脯氨肽酶也同时具有脯氨肽酶活性和水解梭曼的活性 .研究脯氨肽酶活性中心的结构具有重要理论意义和潜在实用价值 .但目前尚无人脯氨肽酶晶体结构的报道 .本文采用蛋白质结构模式识别 (threading)方法对脯氨肽酶的高级结构进行模拟 ,以大肠杆菌甲硫氨酸氨肽酶 (1MAT)为模板 ,模建了人脯氨肽酶C端结构域的空间结构 .通过对模建结构的 3D评估及电荷分布分析 ,对人脯氨肽酶活力中心结构进行了预测 .模建的人脯氨肽酶活性中心位于C端结构域 ,为 6条β折叠围成的一个疏水性口袋 ,外面被 5条α螺旋及一些loop包围 ,活力中心位于疏水结构中央 ,其中有 5个保守氨基酸 ,形成 1个较强的负电荷区 ,周围有 3个较弱的正电荷区域 .实验还发现 ,虽然Mn2 + 或Co2 + 对酶的活性极其重要 ,但对酶蛋白结构的贡献很小 .

电鳐电器官膜上的高特异性、低亲和力TCP结合部位

本研究对电鳐电器官中的膜受体与神经性毒剂和重活化剂间的作用进行了探讨。发现在电鳐电器官中有一个高特异性、低亲和力的 2 -噻吩基 -哌啶基 -1,1-环己烷 ( TCP)结合位点 ,这个结合位点具有可饱和性。 TCP和苯环利啶 ( PCP)为同类物 ,它们作用于 TCP/ PCP同一位点。 [3H] TCP结合的 Bmax=1.16pmol/ mg protein,KD=16.13nmol/ L。有机磷毒剂能竞争性地抑制标记化合物 [3H] TCP与 TCP结合位点的结合 ,终浓度 10 - 3mol/ L的 Vx,梭曼 ,沙林及塔崩分别可产生 81% ,48% ,41%及38%的抑制。而膦酰化乙酰胆碱脂酶的四种重活化剂 HI-6、LuH6 、2 -PAM及 TMB4也对 [3H] TCP与 TCP受体的结合产生5 3%、48%、30 %及 30

基于Shell单元的压力容器结构安全与性能评价

为了考察在大型薄壁压力容器结构分析中Shell单元对结构安全评价产生的影响和误差,对某一工程实用结构的开孔接管问题,分别应用Shell和Plane单元进行结构建模,然后按应力分类准则对结构的安全性进行评价。通过数据比较发现了Plane单元和实体Solid单元在结构安全性能评价中的差别,并根据具体的计算结果指出了2种单元对于同一个问题评价结果的不同。证明采用Shell单元的计算结果进行工程压力容器结构评价的某些局限性,并且提出了Shell单元所建立的曲面模型的适用条件以及进行分析评价的若干原则。

安全阀稳态泄放过程的瞬态模拟与试验验证

该文采用瞬态模拟方法对开启过程的稳态泄放流动机理进行了研究,采用路径分析法和流线分析法研究了内部和外部泄放流道中流场参数的变化特点,对比了模型的相关参数在典型路径上的变化关系。分析了流动的跨音速发展和演化情况,进而说明了安全阀与传统喷管在超音速机理方面的异同。同时分析发现喉部并未如传统理论预期出现超音速流,而传统认为不会出现超音速流的阀口流场附近区域(密封面)和反冲盘出口却出现了全面超音速流。利用所开发的实验装置对开启过程参数进行了验证测试。模拟结果与测试数据的对比表明,三维瞬态模拟和实验数据非常吻合。

固定管板式换热器的温差热应力数值分析

建立由管板、壳体和换热管组成的有限元分析简化模型,利用通过CFD数值模拟得到的各个相应壁面温度数据拟合而成的温度-距离函数关系式,在ANSYS软件中对固定管板式换热器的换热管、壳体和管板表面加载进行结构热分析,得到了温度分布模型。还将所得的节点温度作为热载荷加载到结构对应点上计算换热器的整体温差热应力,着重分析管板与管子及壳体连接处附近的热应力分布,并给出了沿管板径向和厚度方向上的热应力变化曲线。

复合材料缠绕层缺陷深度对CNG-2气瓶强度影响的研究

通过创建一种特殊的模型路径叠加分析方法,利用有限元技术,研究和探讨了具有给定缺陷长度和不同缺陷深度的CNG-2气瓶的应力状态改变及状态叠加方法。通过重点研究不同缺陷深度对CNG-2气瓶内胆强度的影响,发现缠绕层缺陷深度变化对于缺陷局部附近的气瓶内胆强度和使用安全性有重要影响,而远离缺陷部位的内胆筒体的性能几乎不受缠绕层缺陷深度的影响。

安全阀阀瓣膜传感器标定的理论与实验研究

通过对安全阀阀瓣膜传感器进行ANSYS数值模拟和相关实验研究,从理论和实验两方面探索了对阀瓣膜传感器进行标定问题,经过实验验证后,提出了一种准确可行的标定方案。首先,采用ANSYS软件模拟了阀瓣膜传感器承受不同载荷下的应变与压力的关系;同时也设计了一套阀瓣膜传感器的标定实验装置,利用该实验装置对阀瓣膜传感器进行了标定实验。标定实验结果分析表明,阀瓣在承受不同载荷的情况下,应变与压力呈良好的线性关系,线性度达到99.9%,并与相同载荷情况下ANSYS分析结果完全吻合,从而验证了这一标定实验方案的可靠性;通过对阀瓣膜传感器的灵敏度、线性度、重复性、滞后性等指标进行分析,结果显示其参数满足一般传感器的标准,验证了该传感器的可行性。