油页岩气体热载体干馏炉炉内流动特性

对一台1 t/d油页岩气体热载体干馏炉炉内流场特性进行了数值模拟。基于计算流体力学的理论方法,采用以Ergun方程基础上建立的多孔介质模型、湍流模型进行研究。将模拟结果与前人研究成果进行对比分析,结果表明,采用添加阻力源项的多孔介质模型、RNG k-ε湍流模型等封闭模型能够较好的模拟炉内流场分布特性,并在原有结构基础上进行优化,增设同轴及偏心轴撞击流布气方式。在本文提出的布气方式下,无论采用同轴亦或是偏心轴布置,均能形成良好的速度场及压力场,提高干馏段气体混合程度,拓宽布气范围,增加气体与固体颗粒之间的接触面积和时间,强化换热进而确保干馏效果。模拟结果可为开发大容量气体热载体干馏炉及优化设计提供理论依据。     

布料方式对竖冷炉内烧结矿偏析及气流分布的影响

为优化梅钢竖冷炉的布料方式，采用离散单元法和多孔介质模型研究中间布料和边缘-中心布料对炉内烧结矿的偏析、空隙率分布、气流分布以及气体压力的影响.结果表明，对比中间布料，采用边缘-中心布料时，大颗粒偏析区域由中心区和上部边壁区变为中间区，且烧结矿偏析得到改善.床层空隙率虽有下降，但沿宽度方向分布更均匀.中间布料条件下，气体流速主要呈沿边壁区向中心区逐渐增大的分布，且气体压力较小.边缘-中心布料时，气体流速呈中间区较大、中心区和边壁区较小的“Λ”型分布，但上述区域间的流速差值减小.气体压力增幅较大，但能够沿高度方向同步下降.综合上述因素，推荐使用边缘-中心布料.     

城市雨水口流场及紊动特性试验研究

基于具有上下两层结构的城市洪水综合试验平台,使用三维超声多普勒流速仪(ADV)测量较大水深条件下雨水口周边流速与紊动强度的三维分布.试验结果表明:当来流水深较大时雨水口中心会出现一地漏漩涡,来流与漩涡共同作用引起雨水口周边流速显著增加.漩涡中心处流速相对较大且流速纵向分量与来流方向相同侧平均流速大于相反侧,各试验工况条件下最大流速均位于雨水口下游边缘附近.雨水口引起的漩涡增大了水体的紊动强度,紊动强度的平面分布与流速平面分布较为类似,工况2条件下平均湍流动能由水槽进口处0.004m2/s2增加至雨水口下游边缘处0.145m2/s2.水体剧烈的紊动效应使底床摩阻的影响相对减弱,流速沿垂线呈常数型和线性型分布,不符合明渠水流对数型的分布特征.     

吹氩钢包内气泡聚并破碎和运动行为

基于Euler-Euler双流体模型及PBM模型,建立了吹氩钢包流场数学模型.此模型考虑了吹氩钢包内气液两相之间的曳力、升力、湍流扩散力和气泡的聚并和破碎等因素.研究了气泡聚并破碎对钢包钢液内含气率、气泡速度和混匀时间的影响,并与定气泡直径下的流场进行对比.数值结果表明:PBM模型的预测值更接近实验结果;钢包内气泡分布为中心区域气泡直径大,从中心到气液边界处气泡直径逐渐减小,气液两相区边界处直径最小;在钢包轴线上气泡速度先急剧增加然后缓慢减小,在接近液面处气泡速度又急剧减小.     

径向流吸附器布气系统结构对布气效果的影响

径向流吸附器内的均匀布气对其性能有重要影响.本文以实验室用小型径向流吸附器为研究对象,建立了三维流动数学模型,并对径向流吸附器内部的流场进行了数值模拟.对比研究了径向流吸附器内气体流动型式、中心流道与外流道的截面积比、中心流道开孔率、外流道开孔率等对流场均匀分布的影响.结果表明：径向流吸附器采用向心流动的最为合适,并且∏型向心流动略优于Z型向心流动;中心流道与外流道的截面积比为18.9%时,获得最佳布气效果;中心流道开孔率越小,径向流速度不均匀度值越小,布气效果越好,但开孔率过低将导致布气孔附近局部布气不均匀,能耗增大;外流道开孔率变化对径向流吸附器内气流均布影响有限.     

大颗粒气固流化床内两相流动的CFD模拟

采用欧拉双流体模型和颗粒动力学方法,数值模拟了大颗粒流化床在不同密度、布风装置及曳力模型情况下的气固两相流动,考察了大颗粒流化床流化和流动特点,颗粒体积分率分布,床层压力瞬时变化,床层碰撞比,以及颗粒速度径向和空隙率轴向分布规律.研究结果表明,与直型布风板流化床比较,凹型布风板流化床内的气泡产生快,颗粒横向运动能力强;随着颗粒密度的增大,其在凹型布风板流化床边壁处的速度比中心位置处减小的快;比较3种曳力模型,发现其模拟的轴向空隙率分布和床层压力存在较大差异,且与床层膨胀比实验关联式相比,3种模型预测的值比实验关联式要大一些.通过研究,3个曳力模型中Gidaspow模型相对适用于大颗粒气固流化床的数值模拟.     

三相鼓泡塔反应器液体流速分布的实验研究

采用示踪剂电子电极法对气-液-固三相鼓泡塔局部液体流速的测试结果表明，塔中心处的局部液速最大，近塔壁处最小，随表观气速增大，初始流体流动处于由均匀流型向过渡流型的转变；当表观气速继续增大，平均液速则明显增加，轴向液速的径向分布呈线性关系，表明流体的流动进入非均匀流型；三种不同结构的气体分布器对反应器中心线处轴向流速影响的实验表明，环状气体分布器的反应器底部存在一个狭小的回流区。     

高压压裂泵配流阀流场特性分析及结构参数优化

针对高压压裂泵配流效率低、配流阀工作寿命短的问题,通过流场特性仿真对配流阀的结构参数进行优化。分析阀盘升程及锥角对阀内压力、阀口流速及流量系数的影响,得出合适的阀盘升程及锥角参数。结果表明:阀盘底部所受压力最大,阀口流道中靠近阀盘底角处流体速度最大,由于流体速度方向的变化,在靠近阀座处出现固体颗粒堆积;阀盘锥角一定时,阀口流体流速及流量系数随阀盘升程增大而减小;阀盘升程一定时,阀口流体流速随阀盘锥角增大而减小,流量系数则随阀盘锥角的增大先升后降,锥角为60°时流量系数最大;阀盘锥角和升程的优化值分别为60°和15 mm,这有利于降低阀口流速,减弱高速流体对阀盘密封面的冲蚀作用,提高配流效率并延长配流阀的使用寿命。     

烧结余热回收竖罐内料层传热过程数值计算

罐体料层内气固传热过程是决定罐式回收是否可行的主要因素之一.采用Comsol Multiphysics软件,基于稳定传热前提下,计算了罐体料层内气固传热过程,研究竖罐内的传热规律.研究结果表明:气固比和料层高度是影响料层气固传热的最主要因素,随着气料比增加,烧结矿和气体出口温度逐渐降低,气体所携带的值呈现出先增加后减小的趋势;随着料层高度增加,气料比逐渐下降,气体出口温度逐渐增加,气体携带的值呈现先增大后减小的趋势.针对国内某典型360m2烧结机,配套单罐体,料层高度6～7m,气料比为1 500～1 650m3/t;配套双罐体,料层高度5～6m,气料比为1 360～1 550m3/t.     

板坯连铸结晶器数值模拟

运用Fluent 6.3对板坯连铸结晶器进行数值计算,研究拉速、水口浸入深度及水口开口角度对流场的影响.结果表明:对于断面1400 mm×230 mm结晶器,随拉速增加,液面最大水平和垂直流速均增加,而窄边冲击点的位置基本不变,随距液面距离增加,窄边速度先增加后减小,直至趋向于零;当拉速超过1.2 m.min-1时,液面水平速度增加明显.随水口浸入深度增加,液面最大水平流速减小,浸入深度超过140 mm时,最大水平流速变化不明显;垂直于液面方向的最大速度逐渐增加;对窄边冲击点影响较小.随水口开口向下角度增加,液面最大水平流速减小后增加,水口开口向下12.5°时液面最大水平流速最小,而水口开口向下10°～12.5°时窄边冲击点速度最小.     

用差压新方法确定模型环道蜡沉积厚度

用于计算模型环道蜡沉积厚度的传统差压法未考虑测试段流场畸变对测试段压差的影响。利用Fluent软件对测试段的流场和温度场进行了数值模拟 ,考虑到近壁处油温的下降及管内流场的畸变 ,给出了确定蜡沉积厚度的差压新方法。模拟结果表明 ,在测试段管外冷却水的作用下 ,近壁处油温低于管中心附近的油温 ;冷却水与管壁的换热热阻及钢管管壁的导热热阻的存在使贴壁处油温与冷却水的温度有差异 ,离测试段入口越远 ,它们之间的差值越小 ,管内速度分布发生畸变 (近壁处流速减小 ,管中心附近流速增大 ) ,管段压差增大。流场畸变造成管段压降增加近 10 %。     

未燃煤粉在填充床内的分布及对料柱压差的影响

为揭示未燃煤粉在高炉块状带的分布及其对块状带压差的影响,利用冷态填充床模型研究得出,空塔流速对填充床中气流压差具有较大的影响,随空塔流速的增加压差呈线性增加·本试验条件下,空塔流速每增加10m/s,压差将增加037kPa/m;填充床内未燃煤粉积蓄量越多,压差增加越大,当积粉量为60kg/m3,压差将增加25kPa/m;局部的过量积粉可能导致悬料     

旋转填充床气相压降特性研究

旋转床的气相压降是旋转床工程设计的一项重要指标。利用空气水系统对旋转填充床的气相压降进行分段模型化和实验研究。结果表明,旋转床干床压降比湿床大;进口压降随气量增大而增大;内腔压降随液体加入突然减小;出口压降随气量增大而增大,随转速增大而减小,随流体加入而突然增大,填料层压降随气量和转速增大而增大,当流 入时,先减小,后增大。     

速度管柱携气性能数值模拟

针对在气井生产后期气压减少,产量降低,运用小管径连续管速度管柱提升产量是目前常用的恢复气井生产的有效方法。为探究连续管速度管柱携液机理,研究了管柱尺寸、变径管锥度以及流体中气体占比对产气性能的影响,依据现场工况,基于计算流体动力学理论对速度管柱内部流场进行数值模拟分析,得到以下结论:连续管组合壁厚差值越大,出口处流体速度越高,根据分析结果确定优选壁厚组合为2.77、3.68、3.96 mm;在连续管壁厚组合确定时,变径管锥度对流体速度也会产生影响,根据现场工况锥度范围取5组数据进行模拟,结果表明锥度越小,速度越快,且锥度为0.000 2时,井口速度8.14 m/s最快;气井生产中,流体中气体含量越高,产量越大,根据常用气井气体含量进行分析,当气体占比为85%时,出口速度最快。研究结果可为气井生产后期,速度管柱作业提供一定的理论依据。     

植绒PVC管对隧道排水管防除结晶的作用研究

为了研究植绒PVC管对隧道排水管防除结晶的作用。通过在普通PVC管内壁,采用热处理,将植绒膜光滑一侧紧贴PVC管内壁,选取绒毛长度分别为0.4mm和0.8mm,在两种不同水压条件下,对比分析普通PVC管、0.4mm植绒PVC管以及0.8mm植绒PVC管结晶物变化规律,利用电镜扫描绒毛上的结晶物,分析结晶物与绒毛的粘结形态。结果表明：随着时间的增长,有植绒的PVC管结晶物重量呈先增大后减小或趋于稳定的趋势,而普通PVC管结晶物重量呈缓慢增长的趋势;对于普通PVC管而言,水流速度或者水压越大,管道内壁越不容易附着结晶物,对于植绒PVC管而言,结晶物附着的难易程度与绒毛长度有着密切关系。可见植绒PVC管对隧道排水管除结晶有一定的作用,绒毛长度应根据水流速度或者水压大小选取以充分发挥绒毛除结晶的效果。     

蜗壳式旋风分离器内流场的特点

用五孔探针和热线风速仪测定了蜗壳式旋风分离器内的速度场和压力场,分析了上部入口结构、芯管插入深度和锥体长度对流场的影响.测定表明,蜗壳式旋风分离器内流场是一个非轴对称的三维湍流场.上部环形空间内有明显的顶部二次流存在,因而形成上灰环.芯管末端附近有较大的向心径向速度,呈短路流现象.在锥体下部有较大的偏心流,因而造成排尘口处粉尘返混,降低分离效率.斜底入口结构的旋风分离器可以减少二次流的流量,增加环心空间的径向速度,而对下部流场影响很小.芯管插入深度对芯管末端附近的径向分布有影响,而对短路流量影响很小.     

旋转填充床气相流场模拟与验证

为探索旋转填充床内的气相流场分布,本文对旋转床里的填料进行简化,建立了旋转床的二维物理模型。采用Fluent软件的标准k-ε模型模拟床内的气相流场,计算气体压降,并分析了气体在径向分布情况。结果表明：旋转填充床的压降主要集中在填料层内,压降随气体流量、转速的增加而增加,与实验数据相比,最大平均误差约22.6%;对于不同入口方式和内构件的旋转床,压降大小顺序为：切向入口>径向加挡板>径向加开孔挡板>径向入口,其中径向加挡板的旋转床内气体分布的均匀性较差。     

分支管气固两相流动阻力性能的研究

在水平T型分支管道中,用压缩空气对平均粒径分别为0.25 mm和0.5 mm的砂石进行气力输送试验,对气固两相流动的阻力性能进行研究.试验结果表明,在发送压力保持不变的情况下,当输送气速逐渐下降时,分支管的单位长度压差在开始时减小,但当输送气速下降到一定程度后,单位长度压差下降趋势减缓,有时甚至转而增大;当分支管路流量控制阀开度差值由小变大时,两分支管路中颗粒产生沉积时的临界速度发生相反方向的变化,且平均粒径较小的颗粒临界速度相对较大.