循环流化床气固流态化实验平台的设计及应用

为开展卓越工程科技人才培养,基于气固流态化专业实验分析,研制了一套循环流化床气固流态化实验平台。该平台包括多功能循环流化床实验装置和配套测量系统。实验装置主体由有机玻璃制成,分为颗粒内循环回路和颗粒外循环回路。通过改变颗粒回路中的操作条件可观测流型转变和流化速度对床层压降的影响并进行颗粒循环回路压力测试、颗粒质量浓度分析等实验,同时测量系统可对实验过程中压力及颗粒浓度数据进行实时采集。本实验平台实验数据可为循环流化床故障诊断和工业生产提供参考。

旋流气浮装置内流动规律数值模拟

采用欧拉多相流模型对一种旋流气浮装置内多相流动过程进行了数值模拟,鉴于在实际旋流气浮装置内油滴与气泡相互碰撞并黏附形成油-气混合相的流动特点,简化油-气-水三相流动为油-气混合相和水相的两相流动,依据实际除油效率确定油-气混合相密度,并以出油口分流比来表征装置中顶部出油口排出液与总排出液的质量流量比,然后考察了操作参数对旋流气浮装置性能的影响规律。结果表明:在含油污水处理量50~120 m^(3)/h范围内,旋流气浮装置的除油效率随着含油污水处理量的减小而增大;当出油口分流比处于0.001~0.020范围内时,装置除油效率随着出油口分流比增大而增大,但顶部出油口排出液的含油质量分数降低,综合考虑发现出油口分流比为0.010~0.015时,该旋流气浮装置的除油性能较佳。

杆状内构件对旋风分离器流场和性能的调控

采用雷诺应力模型(Reynold Stress Model,RSM)和DPM模型(Discrete Phase Model,DPM)对增设杆状内构件的Stairmand型旋风分离器内的气固两相流动进行了数值模拟分析,考察了不同杆件位置对旋流流场特征和涡结构及分离效率的影响规律。计算结果表明,增设杆件于旋分器内部非轴心位置,随着杆远离几何中心切向速度先增大后减小,且当杆件置于外旋流区域时切向速度降低幅度更大。因此,杆件置于非轴心位置时能起到减阻的效果,且随着杆远离几何中心,减阻幅度先增加后减小,杆件位于外旋流时减阻幅度最大,最高可达38.3%。随着杆件远离旋风分离器几何中心,Stk 50先增大后减小,其分离性能先降低后升高。杆件置于轴心位置时,分离效率最高,同时压力降也最高。杆件位置的改变能影响旋风器的流场分布,从而影响其性能。可以根据应用场景的需求,选择合适杆件的位置。以高分离效率为标准时,可将杆件置于距离几何中心较近的位置,甚至置于几何中心处。以低能耗为标准时,可将杆件置于距离几何中心较远的位置。

《状态监测与故障诊断》实验教学探索与实践

《状态监测与故障诊断》是一门注重基础理论知识和现场工业实践相结合的课程,通过对我校《状态监测与故障诊断》课程实验教学现状的总结和分析,指出存在的问题,探索改进实验教学的方法,优化实验方案、创新实验教学模式、拓展学生学习思路,提高学生的学习主动性,将课堂上传授的理论知识和实验教学更好地联系起来,提升学生的综合实践能力和工程素质,提高教学效果,为解决课程实验教学实用性不足和单一化教学提供了参考。

8种杀虫剂对红火蚁的防治效果

为筛选出适用于海南的红火蚁防治药剂,通过田间试验对8种红火蚁药剂进行防效测定。结果表明,0.08%茚虫威(灭蚁皇)对红火蚁防效最好,药后30 d蚁巢及工蚁防效分别为91.5%及94.2%,其次为0.05%茚虫威饵剂(红刻),30 d后蚁巢及工蚁防效分别为86.4%和94.4%;5~30 d内,0.6%高效氯氰菊酯对红火蚁蚁巢防效为84.1%~89.8%。建议0.08%茚虫威(灭蚁皇)和0.05%茚虫威饵剂(红刻)可轮换用于防治红火蚁,0.6%高效氯氰菊酯可用红火蚁应急防控。

旋流雾化喷嘴内气液两相流动的特性研究

采用试验和数值模拟相结合的方法,对旋流雾化喷嘴内部气液两相流动特性进行研究,揭示旋流雾化喷嘴内部的流动机理,有效预测其雾化特性。计算模型采用雷诺应力(RSM)湍流模型和欧拉-欧拉(Euler-Euler)两相流模型。结果表明,当气液体积比为600、气体流量小于25 m3/h时,模拟计算结果与试验数据吻合较好。在喷口内部,由于流通截面的减小,二甘醇的切向速度迅速增大,在喉部区域达到峰值,流经喉部后,由于流通面积的增加,切向速度呈减小趋势。随着气体流量的增加,二甘醇的射程越来越远,当气体流量分别为15,20,30 m3/h时,二甘醇的分配不均匀度分别为27.94%,26.05%,33.42%,呈现先减小后增大的趋势。

Amplatzer血管塞联合Interlock可解脱弹簧圈栓塞治疗B型主动脉夹层TEVAR联合颈动脉烟囱支架治疗术后高流量Ia型内漏

目的探讨使用Amplatzer血管塞联合Interlock可解脱弹簧圈对B型主动脉夹层腔内修复术后的Ia型内漏栓塞治疗的有效性。方法采用Amplatzer血管塞联合Interlock对5例B型主动脉夹层腔内修复术后出现的Ia型内漏进行栓塞治疗。观察手术的成功率和并发症,并通过CT随访观察临床疗效。结果平均每个病人使用的Amplatzer血管塞和Interlocks的数量分别为3.4和2.6个。5例患者均栓塞成功,无手术并发症及住院死亡患者。术后平均随访时间为13.8个月(3～24个月)。随访期间,Ia型内漏均完全栓塞。结论 Amplatzer血管塞联合Interlock栓塞治疗B型主动脉夹层腔内修复术后Ia型内漏的成功率高、并发症少,是安全有效的方法之一。

FCC沉降器结焦问题的研究进展

沉降器是催化裂化中油气与催化剂分离过程的重要设备。沉降器的结焦问题易导致非计划停工,严重影响催化裂化装置的长周期运行,因此抑制或减缓沉降器结焦成为该领域的研究热点之一。综述了国内外有关沉降器结焦问题的研究进展,以期为沉降器的优化操作提供参考。首先对沉降器结焦的部位及原因进行了分析,从化学反应角度分析了结焦的内因是反应油气中液相重组分的存在;从流场分布、压力分布、催化剂含量分布和温度分布解析结焦的外因。进而阐述了结焦物的基本特性,按照不同方法对结焦物进行了分类和特性的比较。其次,从化学反应过程和油剂流动、焦体沉积与增长过程两方面总结了结焦的机理,并总结了操作条件(原料性质、催化剂含量、反应温度、再生剂温度和油/剂比)和沉降器结构(粗旋与顶旋连接结构、快分系统)对结焦的影响规律。最后根据结焦机理和影响因素,从优选反应物和优化操作条件、优化沉降器结构2个方面提出了抑制或减缓结焦问题的具体措施。提高沉降器温度和降低油气分压可从操作条件方面降低结焦的可能性,优化粗旋与顶旋连接结构、优化快分系统、优化分离器入口结构和顶旋升气管结构等措施可以改善沉降器内流场分布,进而抑制结焦。

采用专用覆膜支架行经颈静脉肝内门体分流术2年随访观察

目的探讨专用覆膜支架行经颈静脉肝内门体分流术(TIPS)治疗肝硬化的临床效果。方法回顾性分析2017年4月至2018年12月在南方医科大学南方医院接受Viatorr支架行TIPS术治疗的连续117例肝硬化患者临床资料。其中男86例,女31例;年龄25~75岁,平均(50.89±11.26)岁。手术前后门静脉压力梯度(PPG)比较采用t检验,GraphPad Prism 8.0软件分析术后分流道累计通畅率、累计生存率、肝性脑病累计发生率和肝癌累计发生率。结果支架植入成功率为100%。术后患者PPG由术前平均(23.19±5.92)mmHg(1 mmHg=0.133 kPa)降低至平均(10.19±3.81)mmHg(P<0.05)。围手术期死亡4例(3.4%)。113例患者随访3~36个月,平均(23.16±7.65)个月。随访期分流道再狭窄发生率为2.7%(3/113);总体肝性脑病发生率为15.9%(18/113),显性肝性脑病为5.3%(6/113);病死率为8.0%(9/113);肝癌发生率为6.2%(7/113)。2例接受肝移植术。结论采用Viatorr支架行TIPS术治疗肝硬化安全有效,中期分流道通畅率高,肝性脑病发生率较低。

井筒造斜弯肘处冲蚀规律数值模拟分析

基于欧拉-拉格朗日多相流模型方法,采用RNG k-ε湍流模型对两口页岩气井水力压裂过程中井筒套管内的携砂压裂液多相流动过程进行了全尺寸数值模拟。计算结果表明,压裂砂在惯性及压裂液的携带作用下与井筒套管发生多次碰撞磨削,冲蚀速率随着入弯角度的增大逐渐增大,在井筒造斜入弯角45度之前出现两处最大冲蚀速率危险点,并提出了优化建议措施。

基于Q判据的不同排气管直径旋风分离器内部涡分析

为了研究排气管直径对旋风分离器内部流场的影响,采用雷诺应力模型对4种不同排气管直径的旋风分离器进行气相流场的数值模拟,同时引入Q判据识别内部空间涡的结构。结果表明,利用Q判据做出的涡等值面,可以较为直观地看出涡结构的变化趋势。在一定范围内,减小排气管的相对直径,可以使旋风分离器内部流动更加稳定;但当排气管直径过小时,内部湍动作用会加剧,能量损失加大。在壁面处,有封闭的涡线形成,能量损失加剧;改善壁面处的涡平衡,可以有效抑制封闭涡线的形成,从而减小能量损失,提高分离效率。此外,涡核摆动并不是随着排气管直径的增大就越剧烈,而是存在一个极值,在极值处涡核摆动整体最小;适当地调整排气管直径,有利于涡结构的平衡,提高流体的稳定性,从而提高分离效率。

旋风分离器有无灰斗对气相流场动态特性的影响

旋风分离器底端的排尘口依据气固分离工艺的要求分别采用有灰斗或无灰斗结构。但灰斗是否存在对旋风分离器内部流场影响的研究尚显不足。为此,采用热线风速仪对排尘口有灰斗和无灰斗的旋风分离器气相流场的切向速度进行了测量。结果表明旋风分离器内旋转流具有较强的不稳定性,表现为瞬时切向的速度低频高幅值波动变化。灰斗的存在进一步导致了排尘口附近瞬时切向速度的强烈波动。通过对瞬时切向速度的频谱分析表明,有灰斗结构的旋风分离器瞬时切向速度有2个主频,分别是存在于整个空间的全空间主频和出现在锥体下端排尘口附近区域的局部主频。无灰斗结构的旋风分离器仅有1个全空间主频。全空间主频是气体旋流中心围绕旋风分离器几何中心摆动造成的,而局部主频是灰斗气体回流造成的。灰斗气体回流主频与全空间旋转流摆动的主频叠加形成了锥体下端排尘口附近区域瞬时切向速度的2个主频。

外导流管对旋风分离器流场的调控

采用雷诺应力模型(RSM)和离散相模型(DPM)对旋风分离器内的气-固两相流动进行了数值模拟计算,比较了带有不同外导流管的旋风分离器内流场、压降和分离效率,并探究了不同外导流管管径对旋风分离器内的流场调控及分离性能的影响。结果表明:外导流管可以改善旋风分离器内的二次涡分布,减小纵向环流的影响范围,降低二次涡间的协同作用,并抑制灰斗入口和料腿入口的二次流,从而提高分离效率;其中,带有H-E型外导流管的旋风分离器有效地提高了细小颗粒的分离效率,对粒径4μm以下颗粒分离效率的提高可达10%以上;H-E型外导流管对入口气流进行分流,可以减小气流的旋流损失,使压降降低16.7%。此外,外导流管管径对H-O型旋风分离器分离性能影响较小,对H-E型旋风分离器分离性能影响较大。

内构件技术在旋风分离器内的应用进展

内构件技术的开发与应用对于提高工业设备的利用效率、降低其能量损失具有重要意义。旋风分离器是用于气-固分离的工业设备,随着化工过程的发展,工艺上要求在保证分离效率的同时,能够减小压降。首先对旋风分离器的工作原理进行了介绍,分析了其减阻增效的机理。相比于结构优化和其他措施,安装内构件能够降低生产成本和缩减工程量。概述了减阻杆、导流叶片、稳涡器等几类内构件的工作原理和能够解决的流动问题。得出结论:在不改变旋风分离器结构尺寸的情况下,安装内构件能够改善旋风分离器内的干扰涡流,提高内部流动的稳定性,从而有效地实现分离器的减阻增效。此外,对内构件的发展趋势进行了展望。内构件的组合使用以及新型高效减阻内构件的开发,会更倾向于多元化、细致化、精确化、简约化,不仅能够提高分离效率,而且可以满足各种环保及工艺要求。

旋风分离器自然旋风长的影响因素

自然旋风长为旋涡尾端到排气管下口截面的轴向距离。旋涡尾端是复杂的湍流动力学现象,对旋风分离器内颗粒返混、壁面磨损、料腿结垢和堵塞有重要影响。目前,学者们将自然旋风长的影响因素主要归结为筒体直径、入口面积和排气管直径3个方面,忽略了其他结构参数及操作参数的影响,故经验公式的准确性及适用性较差。笔者对旋风分离器内部能量传递过程进行分析,阐述旋涡尾端的存在机理,并实例说明自然旋风长经验公式的局限性与不足,总结了筒体的高/径比、锥体尺寸等几何参数,以及入口速度、入口浓度等操作参数对自然旋风长的影响,以期为旋风分离器高度的设计优化提供参考。

催化裂化装置提升管内剂油比实时检测方法的研究

为了控制催化裂化装置(FCCU)提升管内油气流率与催化裂化反应的深度,需要对提升管内剂油比进行实时检测和调节。针对FCCU提升管出口T型弯头结构,提出了一种基于T型弯头压降与颗粒质量流率关系进行提升管内剂油比的检测方法。该检测方法不改变提升管结构,直接利用T型弯头的阻力特性,测量过程安全简单;通过试验装置进行考察的结果表明,该检测方法具有可行性和测量数据的可信性。

突变流道内空泡脱落特性及空蚀损伤分析

针对一种特殊设计的空化室内空化演变过程进行数值模拟分析,利用流体汽化体积分数验证了雷诺应力湍流模型(RSM)、ZGB空化模型、增强壁面函数对于模拟空化过程的适用性,及其模拟结果与实验结果的吻合性;分析了流场分布特点和泡状空化下的空泡演变规律,并考察了壁面的空蚀损伤特性。结果表明,空化室内的空化演变是一个具有准周期性的非定常过程,且空化初生依附点与流道结构密切相关,皆为迎流流速最大处。不同空化初生依附位置产生空化过程的液相汽化体积分数相差较大,但其演变周期相近、规律一致,而空泡演化过程严重受流场影响和流道结构的制约。空泡的周期性演化使空泡破裂产生壁面剪切力同样呈现出周期特性变化,壁面空蚀损伤程度存在峰值,且与空泡群的脱落、融合、溃灭过程密切相关。

两种不同入口结构旋风分离器内涡核摆动的对比

为了探究入口结构对旋风分离器内涡核摆动的影响,采用雷诺应力模型(Reynolds stress model,RSM)对两种不同入口结构旋风分离器内旋转流动进行了气相流场的数值模拟。结果表明,切向速度在截面上呈现明显的非轴对称现象,主要表现为等值线分布不对称,零值所在位置与几何中心不重合,零值靠近壁面的一侧,切向速度较大,零值远离壁面的一侧切向速度较小。直切式旋风分离器内部偏心比(|Δr|/D)多在0.025～0.050,而蜗壳式旋风分离器内部偏心比则多在0.000～0.025,偏心程度明显下降。蜗壳式旋风分离器在90～270°截面和180～360°截面上的旋转中心偏移轴线值(|Δx|和|Δy|)的平均值均减小,蜗壳式旋风分离器偏心距(|Δr|)的平均值相对于直切式减小23.5%。

FCC沉降器内不同结构旋风分离系统的模拟分析

FCC沉降器内两级旋风分离系统是石油工业催化裂化过程的重要组成部分。为了分析两级旋风分离系统之间的传递关系,笔者采用Reynolds应力输运模型(RSM)对FCC沉降器内两级旋风分离系统进行两相数值模拟,研究了4种不同结构的流场分布特征及两级分离器间流动不稳定性的相互影响过程。结果表明,粗旋和顶旋采用合理的结构形式能更好地平衡顶旋气流,提高分离效率,降低压力降。料腿底部无约束时,粗旋排出流率较大,顶旋排出流率较小,且各顶旋排出流率并不相同。由粗旋排气管排出的气流仍有旋转特点,使方形直连管下端有漩涡区,出现了多个封闭循环流动的小漩涡,这对顶旋的流动不稳定性有重要的影响。

突变流道内空化准周期特性研究

采用环路动态实验测量和数值模拟方法对突变流道内的空化过程进行了研究,通过不同位置空泡气相体积分数、压力波动和频谱规律分析考察了不同空化状态下的准周期演化特性,发现不同空化状态下频谱规律不尽相同。由云状空化过程中的气相体积分数和压力波动分析可知,流场内存在两类波动频率,分别以空泡团的低频脱落和微小空泡的高频再生、汇聚形式存在;同时发现不同空化状态下低频、高频变化规律的差异与空泡的形态和汇聚演化过程紧密相关。这种现象阐释了空化准周期演化过程的本质是微小空泡周期性生长后汇聚成团或直接脱落所导致的。