带式焙烧机均匀布料研究与应用

为适应绿色低碳钢铁冶炼目标,球团大型化生产成为必然需求。由于带式焙烧机料层较厚,且焙烧过程球团处于静态,为保证成品球质量,生球的均匀布料就显得尤为重要。本文通过研究带式焙烧机布料原理和布料工艺设备参数,确定其合理的布料方式。研究结果表明:梭车和摆头皮带机布料均存在生球落下次数多、布料不均匀等问题;往复式布料器布料能够减少生球落下次数,且能够实现单向布料,快速换向,从而保证均匀布料。通过参数计算,得出504 m^(2)带式焙烧机合理的布料方式为往复式布料器+宽皮带机布料,卸料小车移动速度和皮带运行速度均应控制在0.65 m/s,宽皮带机运行速度应控制在0.12 m/s。生产实践表明在该布料方式下,布料轨迹整齐,台车料面平整,成品球强度均匀,达到了预期的研究目标。

500 MW级冲击式水轮机配水环管加工工艺研究

介绍了500 MW级冲击式水轮机配水环管的加工工艺以及厂内装配工艺研究。配水环管是冲击式水轮机的重要过流部件,配水环管设计为多节,每节配水环管厂内加工、整体预装完成后分节运输到电站进行装配焊接,各节配水环管的加工尺寸和管口角度对现场安装起决定性的影响,对后期机组的稳定运行有重大影响。通过对配水环管各节加工工艺研究,确定了配水环管制造加工工艺流程,保证了配水环管加工精度和质量,配水环管整体厂内装配,经过高精准测量,保证了配水环管装配后尺寸满足设计和安装要求。

分水器和流量对微压过滤器内部流场影响的数值模拟

[目的]揭示微滴灌系统中不同流量和分水器对微压过滤器的流场变化规律的影响。[方法]采用Fluent软件对不同流量(5、8、11、14、17 m^(3)/h)和有、无分水器条件下的微压过滤器开展全试验数值模拟,分析其矢量场、速度场和压强场的变化规律。[结果]标准k-ε湍流模型与VOF模型可作为模拟过滤器内部流场的数学模型。不加入分水器时,过滤器内部易形成死水区,死水区集中于滤网前端两侧,且随流量增大而增大,最大流速位于连接管进口中心处,在滤网内部形成“烛火”型速度梯度,高压区域主要位于过滤池底部0~0.1m处,其面积随流量增大而减小。加入分水器后,水头损失增加,过滤器内部存在涡旋,死水区面积减小,最大流速和高压区域的分布规律与无分水器工况一致。加入分水器减少了流量对流速、压强分布的影响。[结论]在不同流量和分水器条件下,各平面的矢量场、速度场和压强场的分布规律大致相似,加入分水器使流场分布得到改善,滤网利用效率提高,进水和出水效率提高。

强化硫转移助剂脱硫效率的再生器内构件改造

某炼化公司2.20 Mt/a重油催化裂化装置检修时,针对单段逆流再生器密相床层中待生催化剂(待生剂)分配不均匀以及气泡相和乳化相传质阻力较大限制硫转移剂脱硫效率的问题,将待生剂分配器由“船”形改为“Y”形,并增加一层Crosser格栅。改造实施后,由于待生剂在密相床层分布得更均匀,使得含SO_(2)的烟气也均匀分布在密相床层,减少了传质阻力,提高了助剂的吸附脱硫效率。在相近的再生工况下,硫转移助剂的捕硫量(PUS)增加了一倍,助剂使用量降低40%,烟气净化系统氨水用量降低40%,助剂费用和运行成本显著降低,同时烟气外观明显改善。

CO_(2)化学吸收系统的垂直管式降膜再沸器传热传质研究

针对CO_(2)化学吸收系统中存在的高再生耗能和吸收剂长时间高温受热产生热降解的问题,提出了一种新型管式降膜再沸器。通过对降膜流动特性分析,开展了液体分布器结构优化设计研究,并且在200m^(3)/h烟气CO_(2)化学吸收中试平台进行了系统热工实验,以验证降膜再沸器的传热传质性能并寻找最优操作参数。通过降膜流动实验发现,优化接管开孔和分布槽孔径后的液体分布器不均匀度可显著降低至0.026。结果表明,随着管内液相流速的增加及层流与湍流状态的转变,降膜再沸器总传热系数呈先减小后增大的趋势。同时,随着蒸汽质量流量由60kg/h增加至70kg/h和80kg/h,再生率可由10%左右上升至20%左右,最高可达到24.7%,从而促进了胺溶液的二次解吸。增加蒸汽流量和胺溶液进口温度,降膜再沸器热流量逐渐增大,整体传热性能逐渐增强,总传热系数随之增加。所开发的CO_(2)化学吸收管式降膜再沸器,实现了降低吸收剂在再沸器内停留时间,同时提升了再沸器传热效率及胺溶液CO_(2)再生率,有望显著降低碳捕集再生热耗。

催化轻汽油醚化装置长周期平稳运行优化措施

目的对催化轻汽油醚化装置运行过程中出现的叔戊醇在甲醇回收塔内积聚、甲醇萃取塔塔底出料带油问题进行分析,并提出解决措施。方法对于叔戊醇在甲醇回收塔内积聚的问题,主要采取以下措施进行处理:①降低甲醇回收塔进料塔板与塔顶之间的温差;②将叔戊醇自甲醇回收塔侧线抽出;③降低甲醇回收塔进料中叔戊醇质量分数。对于甲醇萃取塔塔底出料带油的问题,主要采取以下措施进行处理:①降低含醇轻汽油进料中的有害物含量;②降低甲醇萃取塔内有害物含量;③优化轻汽油进料分布器结构。结果采取相应措施后,大幅度降低了因叔戊醇在塔内积聚而引起的甲醇回收塔液泛和冲塔事故的发生,副产物生成量降低,产品质量提高;有效降低了甲醇萃取塔塔底出料带油量,避免了因大量轻汽油通过甲醇回收塔回流罐排至火炬而造成的产品损失和环境污染问题。结论对相关流程和操作条件进行优化,可有效降低叔戊醇在塔内积聚及甲醇萃取塔塔底出料带油事故的发生,确保装置长周期平稳运行。

多级液体分布器流动特性分析

新型污水处理工艺的处理效率受到反应池流场扰动影响较大,引起流场扰动的主要因素是液体分布器出流均匀性和出孔湍流强度。目前,关于分布器均匀布水的研究较少,尚未揭示淹没流的孔口阻力特性与沿程阻力特性协同机制。本文提出一种孔径梯度变化的多级液体分布器结构,应用于某示范工程中,建立了基于物质传输模型的淹没流液体分布装置有限元分析方法,将数值模拟结果与试验结果进行对比。结果表明:试验得到2个测试平面内氯离子质量浓度最大偏差为1.97%,有限元模拟得到多级液体分布器的克里斯琴森均匀系数为89.1%。在进水过程中,试验和有限元模拟所得新进水质量分数的变化趋势一致,结果吻合较好,证明了新型污水反应器结构的合理性,且满足工程应用要求。

大配合间隙下阀芯偏斜对水嘴性能的影响

水嘴作为配水器的核心组件,目前已被广泛应用于注水油田。然而,水嘴在实际应用中会遭遇卡阻,导致阀芯无法正常调节,影响注水的效果。并且在测试过程中,很难观察到阀芯卡阻的细节,并重现这种现象。为了揭示水嘴卡阻机理,对不同开度下大配合间隙、阀芯偏心及倾斜对水嘴性能的影响进行了研究。首先,利用了仿真计算方法,建立了水嘴流体域有限元模型,构建了水嘴理论流量特性计算模型,通过实验获得了流量特性,验证了有限元模型的准确性;然后,分析了不同配合间隙下水嘴的流量特性及阀芯表面压力特征,获得了水嘴关闭时的泄漏量、阀芯受到的轴向力和径向力以及表面流动特征;最后,利用了遗传算法,优化了配合间隙。研究结果表明:大配合间隙使流量调节率曲线明显偏离标准曲线,流量调节率明显降低;水嘴在零开度时的径向力与轴向力最大;当配合间隙为0.05 mm时,泄漏量比间隙为0.25 mm时减少了84.56%;配合间隙对泄漏量的影响最为显著,其次为径向力和轴向力;优化配合间隙能够降低泄漏量和径向力,增大偏心与倾斜角能够降低卡阻风险,提高水嘴运行的可靠性。

基于FLUENT的矩形液肥分配器出口流量均匀分配优化设计

在液肥还田作业中,分配器各管路出口流量的均匀性是定量施肥的关键条件。虽然进口的卧式分配器和立式分配器能够实现较高的输肥精度,但成本高、维护难。现有的矩形分配器成本低、结构简单,但各出肥管出口流量均匀性差,影响施肥精度与可控性。为解决这些问题,基于FLUENT流体仿真软件开展矩形分配器的流体流动数值模拟,对矩形分配器结构进行改进。结果表明,入肥口位置位于矩形分配器一侧时,矩形分配器左侧和右侧流量差异达到10.27%,最大流量出口与最低流量出口质量流率的差值为0.26 kg/s,各出口质量流率的标准差为0.08895,各出肥管口的流量差异性较大,这对液肥的均匀施用有较大的不利影响。通过改变入肥管路布局,重新设计分配器结构,将入肥口设置在分配器中部,在不增加制造难度和制造成本的基础上能够有效提升流量分配的均匀性。矩形分配器经过改进后,最大流量出口与最低流量出口质量流率的差值由0.26 kg/s降为0.12 kg/s,左侧和右侧流量差异由10.27%降至0.18%,各出口质量流率标准差由0.08895降为0.0387。改进后的矩形分配器在流体分配的均匀性方面取得较大改善。

气液两相流分配器参数敏感性分析与优化

针对制冷系统气液两相流分配不均引起的多流路蒸发器能效低下,以及分配器结构设计不合理问题,基于六面体网格和Euler-Euler模型,构建了分配器中制冷剂气液两相流动模型,详细分析了制冷剂在分配器中的流动特性,研究了不同工况下腔体高度、腔体直径以及支管插入深度等参数对分配不均匀度的影响规律,并结合田口法进行敏感性分析及参数优化,得到了各参数的影响权重及最优参数组合。数值结果表明:随着腔体高度与直径的增大,气液两相流混合效果得到改善,分配不均匀度逐渐下降;随着插入深度的增大,分配器不均匀度先降低后增大,插入深度最优值为5 mm;随着质量流量的增大,腔体高度与插入深度的贡献逐渐增大,而腔体直径的贡献逐渐减小,表明分配均匀性对腔体直径的依赖程度降低;相对于基准案例,所得最优组合的不均匀度降低了6.6%~19.3%。该研究可为抑制气液两相流相分离和分配器结构设计提供理论基础及数据支撑。

布水器结构参数对拼装式方形蓄热水箱热分层性能影响的实验研究

本研究提出了一种用于改善拼装式方形蓄热水箱内部热分层效果的方形布水器,对比了有无布水器对蓄热水箱热分层的影响。实验研究了布水器的3种结构参数(平板尺寸、平板间距、挡板安装形式)对蓄热水箱热分层的影响。结果表明:布水器入口方式能有效改善水箱内热分层效果;平板当量直径与水箱当量直径比为0.15、平板间距与水箱高度比为0.05的布水器表现出更好的分流效果,挡板安装形式对水箱热分层的影响不大。

大型冲击式水轮机球型分岔配水机构水力特性及磨蚀预测

随着冲击式水轮机向大容量发展,配水机构的水沙气多相流特性和泥沙磨蚀受到广泛关注。为此,提出一种月牙肋球型分岔六喷嘴配水机构,采用RANS-ELES混合紊流数值模型模拟了配水机构的水力特性,水气交界面采用VOF模型进行追踪,并分析了不同肋宽比对流场和泥沙磨蚀的影响。结果表明:小肋宽比能改善配水机构射流质量,并有利于配水环管分叉部位抗泥沙磨蚀。研究成果可为类似冲击式水轮机的设计与运行提供借鉴。

改善下缸体压铸件缩孔缺陷的模具优化设计

介绍了一款铝合金下缸体压铸件的结构特点及缺陷形式,运用“鱼骨图”对下缸体局部缩孔缺陷进行分析。采用局部挤压技术对铸件局部厚大处进行增压补缩,同时加大缺陷部位的型腔冷却,采用“分水盘”结构改变冷却水道进出口位置,避免与挤压油缸的干涉。通过以上措施有效地提高了下缸体的内部和外观质量,大幅提高产品的合格率。

高速电主轴油气润滑参数优化系统及平台设计

油气润滑是高速电主轴最高效的冷却润滑方式,然而要达到最佳的润滑效果必须针对不同型号轴承以及不同工况设定准确的油气润滑参数,这就需要可靠的试验装备进行大量的试验分析。为此搭建模拟电主轴运行工况的实验平台,设计油气润滑系统并设计一种兼具油气混合器和油气分配器功能的油气混合分配器。试验结果表明:试验平台最佳的转速范围为0~30 000 r/min,满足高速机床主轴试验的转速要求;油气混合分配器供油误差满足±10%的行业标准,使用寿命达到12万次。因此搭建的试验平台和油气润滑系统对高速电主轴油气润滑参数的试验研究有较高的可靠性。

基于CFD-DEM耦合的不同出口形式气力集排系统分配器仿真与试验

气力集排技术具有播种效率高、广适性好、种子损伤低等优势,在研究中发现种子分配器的形式和结构参数对气力集排系统排种均匀性影响较大。本研究分别提出了M型、T型和Y型种子分配器,阐述了气力集排系统的总体结构和工作原理,以小麦为研究对象,开展了分配器内种子颗粒群体在气流作用下的受力和运动分析。基于CFD-DEM气固耦合方法,分别建立了小麦种子和分配器的仿真模型,以各行排量均匀性变异系数为指标,开展了不同出口型式对分配器性能影响的仿真试验研究,确定了M型种子分配器为最优结构。在此基础上通过单因素试验研究了不同出口管倾角、顶盖圆锥角、入口直径、圆角半径和气流输送速度对M型种子分配器内部流场均匀性的影响,确定了显著性因素及其水平范围。分别以(出口管倾角、顶盖圆锥角、圆角半径)为因素开展了3因素3水平正交试验研究,以各行排量均匀性变异系数为指标,通过响应面分析,确定了M型种子分配器最优结构参数,在西北农林科技大学试验农场开展了台架和田间验证试验。仿真和试验研究结果表明:与T型和Y型种子分配器相比,M型种子分配器显著提高了小麦种子的排种质量,排种均匀性变异系数分别降低了7.41%和3.72%。当顶盖圆锥角为117.03°,出口管倾角为59.50°圆角半径为69.46 mm时,种子分配器均匀性最佳,各行播种均匀性变异系数为6.05%。M型种子分配器仿真结果与台架和田间试验验证结果的绝对误差分别为1.00%和1.55%。该研究为气力集排系统的设计提供参考和技术支撑。

基于增材制造技术的F8型分配阀结构优化设计

基于增材制造技术思路构建了F8型空气分配阀结构模型,利用Fluent软件对F8型空气分配阀内部流道进行仿真优化,利用ANSYS进行有限元仿真进行残余应力和变形量分析,采用试验手段对仿真结果进行验证。结果表明:基于增材制造技术制造的F8型空气分配阀可以实现部件轻量化和提高列车制动性能,中间体相比于原设计可减重89.0%,最小级位常用制动和大级位制动时制动缸充风速率可分别提升13.5%和21.6%,部件残余应力和变形量可满足使用要求。提供了基于增材制造技术的F8型分配阀结构优化设计的新思路,也对其他结构复杂产品的智能制造提供了重要参考。

汽油加氢装置反应器泡罩式分配器气相分配特性研究

分析了汽油二段气相加氢过程中广泛使用的泡罩式分配器的主要特点和工作原理,并对泡罩式分配器分别进行了单体试验研究和组合试验研究,以分布不均匀系数和压力降为性能评价指标,探究其气相分配特性。试验结果表明:泡罩式分配器的分布效果不受风量的影响,增大风量不能提升纯气相分布效果,反而增大了流动阻力,使得压力降变大;并且由于结构原因,导致气相从中心管流出后都基本集中在中心管正下方,扩散范围较小,没有在整体匹配上形成较好的融合。从最优化和系统节能角度分析,泡罩结构的分配器作为气相分配器并不是最佳结构,因此在不影响分配特性的情况下,新型气相分配器应该采用非泡罩结构,进而大大降低气相流动阻力,并且在设计气相加氢分配器时,不仅要考虑分配器的单体分布性能,还要考虑相邻分配器之间的相互影响,尽可能扩大单体分配面积的同时均化组合流场,以提高内件运行过程中的安全稳定性。

大型带式烘干机布料装置及其控制系统的设计

在大型带式烘干机干燥物料的过程中,物料分布的均匀程度将直接影响物料的干燥效果。为了实现物料分布均匀,设计了一种大型带式烘干机的布料装置,可以很好满足大型烘干机的布料需求,并设计了一套以西门子S7-1200 PLC为核心处理器,触摸屏为人机交互界面的均匀布料控制系统。对设计的摆动式布料器进行数学建模及分析物料运动,经试验验证,建立的数学模型准确,系统操作简单、运行稳定,可以实现均匀布料,为后续大型带式烘干机稳产、高产创造了有利条件。

基于计算流体力学的流化床气体分布器结构研究

分布器是流化床反应器中重要的内构件之一。现有研究多集中在分布器类型和排列方式的优化及设计,而较少关注分布管结构对反应器内流动特性的影响。本研究在传统管式分布器的基础上,提出了一种带有文丘里结构特征的管式分布器,通过计算流体力学模拟对比了传统管式分布器和新型分布器的流体力学性能。结果表明:同等工况下,相对于传统管式分布器,新型分布器的压降降低38.10%~62.82%,出口气体速度不均匀度更低,气体分布更加均匀。

气固错流反应器内流体流动过程研究

通过Fluent流场模拟软件和冷模实验研究了错流反应器内气固停留时间分布(RTD),考察了进气分布器结构对流体流动状态的影响。实验结果表明,进气分布器结构对气体RTD影响较小,主要影响气固接触方式及催化剂颗粒分布,使用多排喷口分布器较优;沉降区内气体作旋流流动,导致气体停留时间较长,增加进气流量可使气体停留时间缩短,而催化剂颗粒停留时间远小于气体停留时间。模拟结果与实验结果一致,说明采用该模型预测流体流动过程具有可靠性。