烟气轮机叶片间隙中FCC催化剂细粉运动规律——气相流场分布的影响

针对近年来炼厂中出现的催化裂化烟气轮机内结垢严重的问题,首先采用数值模拟方法,探讨了烟机内部气相流场的分布。模拟结果表明:在动叶片的压力面上,气相速度分布较低、水气浓度分布较大以及温度分布较高的特点,使得随烟气进入烟机的催化剂颗粒极易在叶片压力面上堆积和熔融。此外,通过采用仪器分析的方法对新鲜剂、平衡剂和垢物进行了微观形貌(SEM)与矿物组成(XRD)等分析,结果表明:烟机叶片上的结垢主要是由催化剂颗粒堆积与颗粒中某些物质生成了低熔点共熔物共同作用的结果。所得结论可为进一步研究催化剂颗粒在烟机内的流动情况和揭示结垢机理等后续工作提供理论基础。

不同结构参数下旋风分离器气相流场的数值研究

采用商用CFD软件FLUENT对直切式旋风分离器内气相流场进行了数值研究,计算值和五孔球探针的测量值吻合较好。在此基础上,研究了结构参数对气相流场的影响。结果表明,减小入口面积比KA、排气管直径比d^r和排尘口直径比~dc,均可使旋风分离器内的切向速度增大;但同时压降增大。CFD数值模拟方法可以很好地预测旋风分离器结构尺寸变化对内部流场的影响。

一种新型旋风分离器气相流场实验研究和数值模拟

对适用于高温高压下的一种新型旋风分离器的气相流场用粒子动态分析仪(PDA)进行了测试。并且用计算流体力学(CFD)软件中的不同湍流模型对其流场进行了数值模拟,得出了该旋风分离器不同的结构和操作条件对其流场的影响规律,同时也找到了适合模拟该种旋风分离器流场的湍流模型——雷诺应力模型(RSM)。

新型旋风分离器气相流场测试实验研究

针对高温高压的特殊情况提出了一种新型的旋风分离器,并用三维动态粒子分析仪PDA对不同结构参数和操作条件下的气相流场进行了测试,得出该旋风分离器内气相流场的整体特性———流场的切向速度分布在分离空间具有明显的对称性,任一截面上的分布分成内外2层旋流,外旋流是准自由涡,内旋流是准强制涡;同时分析了入口角度、排气管直径、高径比和入口气速等因素对其切向速度的影响规律,在此基础上依据实验数据关联出了计算内旋流直径和速度分布指数的公式。

稳态与非稳态下旋风分离器气相流场数值模拟方法研究

为了研究旋风分离器气相流场的特性,在稳态与非稳态下,采用雷诺应力方程模型(RSM)对一台气-固旋风分离器气相流场进行了数值模拟和计算,其中旋风分离器网格划分采用混合网格分块划分技术,对流项分别采用不同阶格式进行离散,将数值模拟结果与试验数据进行了比较.结果表明:在非稳态下,动量(Momentum)方程采用二阶迎风格式(SOU),湍动能k、耗散率ε采用高阶的Quick离散格式,雷诺应力项(Reynolds stresses)采用一阶迎风格式(FOU)是模拟旋风分离器气相流场的最佳选择.

立体旋流筛板空间气相流场的CFD模拟

应用STAR-CCM+软件,采用Realizable k-ε模型,对立体旋流筛板空间气相流场特性进行了数值模拟研究。结果表明:立体旋流筛板空间主要存在贴近筛板壁面的穿孔流动与两筛板间的旋流流动2种方式,气体经立体旋流筛板的流动过程分起旋阶段与旋流发展阶段。在贴近筛板壁面的区域,由内筒外壁至外筒内壁方向,穿孔流动速度在各流动阶段均呈增加的趋势;在两筛板间区域,起旋阶段,由内筒外壁至外筒内壁方向旋流流动速度值变化较小,沿旋流方向靠近下一块筛板区域的速度值较大;旋流发展阶段,由内筒外壁至外筒内壁方向旋流流动速度值呈先降低再增加的趋势,沿旋流方向靠近上一块筛板区域的速度值较大。在轴向不同高度区域,贴近筛板壁面的穿孔速度为中部最大、上部次之、下部最小;两筛板间的旋流流动速度为上部较小,中、下部较大。各区域速度值随着气相动能因子的增加而增加。

旋流板塔内气相流场的速度及压降的数值模拟

通过FLUENT计算流体力学软件对旋流板塔内的气相流场进行数值模拟分析。采用k-ε湍流模型和SIMPLER算法,对旋流板塔内气相流场进行三阶运算,得到气相流场的三维描述。模拟结果表明:将模拟所得的压降与试验值进行对比,发现在小进气量工况下数值模拟结果和试验结果吻合较好;在旋流板塔流场内部,存在一轴向速度为负的区域;切向速度随着高度的增加而强度减弱;径向速度随着高度的增加,减小的趋势比较明显。

BBD磨煤机气相流场的数值试验研究

基于 4 0 .53型直燃式双进双出 (BBD)磨煤机实际工况条件 ,首次对BBD磨煤机流场进行了热态数值试验研究。通过研究磨煤机的填充率和进出口管道口径的大小 ,对其内部气相流场的运动规律有一定认识。文中总结出磨煤机内气相流场随磨煤机填充率和进出口管道口径变化的规律 ,为磨煤机的结构优化设计和实际生产中对磨煤机内部流场进行控制提供了有益的参考。

粗旋风分离器内气相流场研究与数值模拟

采用CFX软件提供的DSM模型对催化裂化沉降器内粗旋风分离器中的气相流动规律进行了数值模拟,并与用五孔探针测试的流场进行了比较。结果表明,采用合适的网格系统和边界条件等,DSM模型对粗旋风分离器具有良好的预测精度。对实验和模拟结果的分析表明,粗旋风分离器内流场与常规旋风分离器的流场不同,升气管和料腿均存在回流区,升气管回流区最大可波及分离空间,对分离空间流场有很大干扰。料腿直径的减小以及灰斗的存在使升气管排出的气量增大并使升气管、料腿回流区大幅减小,从而在宏观上保证了气固分离效率和较小的气相停留时间。

旋流快分器内气相流场的实验与数值模拟研究

用智能型五孔探针对催化裂化沉降器带筒状物的旋流快分系统(在旋流头上插入了一个筒状物)内的气体流场进行了测试。应用CFX软件,采用应力输运方程模型对系统内气相流场进行了三维数值模拟,以考察适合该旋流快分系统内流场模拟的湍流模型。结果表明,模拟结果与实验数据吻合较好,应力输运方程模型适用于带筒状物的旋流快分器内三维流场的数值模拟。系统内流场为三维湍流场,内插一个筒状物后,消除了旋流头喷出口附近的短路流,更有利于提高旋流快分器的分离效率,但在内插筒状物的底部附近还存在短路流现象。

一种新型气固分离器气相流场实验研究

针对后置烧焦管式组合催化裂化再生工艺的要求设计了一种用于烧焦管出口的新型气固分离器。为进一步优化分离器结构，弄清分离机理，采用五孔探针在入口气速为10-22m·s^-1的实验范围内对分离器内部气体流场进行了测试，得出了该分离器内气相流场的整体特性——气流绕中心管旋转，以切向气速为主，愈靠近中心管切向气速越大，径向和轴向气速均较小。同时分析了入口气速对流场的影响规律。在此基础上，给出了计算无因次切向气速的经验公式，公式预测结果与实验值吻合较好。依实验数据计算出了通过两条窄缝及经下方空间返回气量占进入第一条窄缝前气量的比例分别为31％、41％和28％，上述比例不随入口气速变化，说明分离器操作稳定。根据气相流场实验数据结果，指出了进一步结构优选的方向。

CXM型超细分级磨风口环气相流场的数值模拟

为探究CXM型超细分级磨风口环处结构参数与操作参数对粉碎区粉碎效果的影响,采用标准k-ε两方程湍流模型及多重参考系MRF模型对粉碎室内气相流场进行数值模拟。结果表明:在相同空气进风量及同一转速下,减小径向间隙有利于破坏物料环流层,当间隙为5～10 mm时,所形成的上升气流有助于物料的粉碎与分级。转盘转速的大小,一方面考虑转盘材质对转速的限制,另一方面应根据物料的物化特性结合生产经验确定转盘转速,以达到能量利用率最高。

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。

旋风分离筒进料高度对筒内气相流场分布的影响

为了解进料高度对旋风分离筒内气相流场分布的影响,提高风力清选装置的清选效果,以湖南农业大学研制的5TY–100型油菜脱粒机旋风分离筒为研究对象,利用Gambit对3种进料高度（50、150、250 mm）的旋风分离筒建模,导入FLUENT中模拟仿真。模拟仿真结果表明：进料高度不影响旋风分离筒内涡核的轴向空间尺寸,但对旋风分离筒内的负压、气流速度、切向速度及涡核体积产生影响,进料高度越小,旋风分离筒内部的负压值越小,气流速度值、切向速度值、涡核体积越大。综合分析可得,进料高度越小,物料的清选效果越好。

FCC装置主风分布管喷嘴磨损的气相流场分析水

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。

90°方弯管内气相流场的数值模拟与分析

采用Fluent软件提供的大涡模拟(LES)方法对90°方弯管内气相流场进行了数值模拟,重点考察不同空间倾角对弯管内二次流形态的影响规律。模拟结果表明,90°方弯管下倾后,其内部的气相流场与水平弯管存在较大差异,二次流现象延缓发生,回流区减少,有利于改善弯管内的流动状态;随着空间倾角的增大,弯管出口截面的切向速度不断增加,有利于流场内气固两相的分离,但系统压降也随之增大,导致系统能量损耗,因此工程应用中应优化确定合适的空间倾角。

工业炉煤粉旋风预燃器的气相流场特性

介绍 HD- 2型工业炉煤粉旋风预燃器的试验装置 ,测定其切向速度 Vφ、径向速度 Vr、轴向速度 Vz 和静压 Ps的分布 .结果表明 :(1)在不同的一、二次风流量比 (Q2 / Q1)下 ,预燃器不同横截面的 Vφ,Vz 和 Ps有各自相类同的分布形状曲线 ,而 Vr 在数值上存在某些随机性 ;(2 )该预燃器存在有中心负压区 ,能卷吸器外气体回流 ,影响煤粉的升温、着火和燃烧 ;(3)该预燃器设计合理 ,工业应用时可根据不同煤粉种类控制 Q2 / Q1比值 .

纤维过滤器气相流场的数值研究

基于多孔介质模型对二维纤维过滤器内气相流场进行了数值计算,得到了不同结构(填充密度和过滤器深度)纤维过滤器内的静压分布。为了观察多孔介质模型在研究过滤器流场的适应性,本文还计算了不包括多孔介质模型时,相同填充密度不同纤维排列纤维过滤器内的气相流场。结果表明:基于多孔介质模型时,静压沿着过滤器深度方向线性变化,填充密度越大,初始压降越大。因此,如果多孔介质的粘性阻力系数选择合理,该模型可以应用于计算过滤器的气相流场。但是,该模型并没有考虑过滤器内部纤维排列方式对其内部流场的影响,而实际上,过滤器内部纤维的排列行为将显著影响过滤器的流场和初始压降。因此如果要进一步研究过滤器内复杂的气固两相流,还需进行深入研究。

直筒型导叶直流式三相旋流器气相流场的实验研究

使用五孔球探针对一种用于分离液固相的直筒型导叶直流式三相旋流器的气相流场进行了实验测定。得到了三个不同区域的速度和静压分布。发现了筒体中心存在强烈的内旋流 ,而且内旋流的轴向速度比外旋流轴向速度大一个数量级 ;内旋流在下行过程中不断汇入气体 ,轴向不断加速。排气管外环状区域以切向速度为主。轴向速度较小 ,只有小于总流量 13

高效空气过滤器内部气相流场的数值研究

利用计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)对三维交错排列的高效空气过滤器内部气相流场的特性进行数值研究,计算了不同迎面风速下过滤器的阻力和纤维的阻力系数,并将数值预测值与文献中经验公式预测值进行比较。结果表明:从过滤器入口的第一排纤维到最后一排纤维之间的流场呈周期性变化;过滤器阻力随着迎面风速的增加呈线性增加,与其它经验模型比较,过滤器阻力的数值预测值与Davies的实验关联式吻合较好;过滤器内部纤维的阻力系数随雷诺数的增加而减小,阻力系数的数值预测值和其他的经验公式预测值和理论计算值吻合较好。