流量和回转半径对螺旋管分离器脱油效果的影响

简要介绍了污水处理的现状和螺旋管分离器的基本工作原理。通过对分离器的实验研究,研究了流量和回转半径等对分离效率和分流比参数的影响。本文工作为进一步研究螺旋管分离器的分离特性提供了一定的理论基础和借鉴,为设计出高效的含油污水处理装置提供了有益的参考。     

开孔波纹板油水分离器在不同结构参数下的数值模拟

运用计算流体力学的方法对波纹板油水分离器内部流动过程进行了数值模拟。运用Fluent商用软件通过分析分离器内部速度场和浓度场,验证了波纹板聚结部件的分离效果,同时验证了开孔波纹板的分离效果要好于未开孔的情况。通过改变波纹板板长和板间距得到其对分离效率的影响规律。     

脱油型螺旋管油水分离器的数值模拟

应用计算流体动力学(CFD)方法,采用RNGk-ε湍流模型对未开孔螺旋管油水分离进行数值模拟,根据此油相分布,在油相大量聚集的位置开孔,油相通过孔射流实现油水分离,且具有较好的分离效果;对比油相体积流量分布的模拟和实验结果,吻合较好,也由此验证了RNGk-ε模型的正确性。     

纯化天然气水合物螺旋分离器流场与性能分析

基于海洋天然气水合物固态流化开采方法的井下原位除砂提纯回填工艺,本文结合试采所得水合物浆体特征,设计用于解决设备磨损、储层坍塌等问题的井下除砂螺旋分离器,利用CFD数值模拟方法研究了入口速度和水合物体饱和度对井下除砂螺旋分离器流场和性能的影响,得到了随着入口速度增加,流场中流体的速度急剧增大,特别是切向速度、分离效率增加。当分离效率为70%以上,分离器内压降急剧增大,表明分离器内部的能量损耗不断增加;随着入口水合物体积分数的增加,螺旋分离器内流场变化微小,水合物分离效率降低,砂分离效率增加;分离效率为80%以上,压降逐渐降低。说明该分离器的最佳操作区为入口速度范围为3～5m/s,水合物入口体积分数15%以下。研究结果表明：本螺旋分离器具有极佳的除砂效果;切向速度是决定分离器分离性能的关键速度,处理量的增大有利于水合物的提纯;海底水合物储层中水合物饱和度变化对螺旋分离器分离效率具有一定的影响,但螺旋分离器对其具有一定的适应能力;揭示了水合物井下螺旋分离器除砂的分离机理,为其设计提供了一定的依据,为海洋水合物储层开采防砂提了一种新的技术及装备。     

基于响应曲面法径向入口旋风分离器的结构优化

采用流体力学软件对不同结构径向入口旋风分离器的气固两相流场进行了数值模拟,并基于响应曲面法得到旋风分离器的压降模型及分离效率模型。结果表明升气管直径和入口角度对旋风分离器的分离性能影响较大,且两者对旋风分离器分离性能的影响有着很强的交互作用;直筒段高度、锥体高度及升气管插入深度对分离性能影响相对较弱;下降管直径对分离效率影响较大,但对压降影响较弱;随着下降管长度的增大,压降不断增大,分离效率先减小后增大;在考虑压降及分离效率权重的基础上,得到了最优性能的旋风分离器结构,通过比较该结构旋风分离器的分离性能,发现模拟值和模型预测值吻合良好。     

CFD技术在油气分离器选型和设计中的应用

利用CFD数值模拟方法,气相采用RNGκ-ε湍流模型,油滴相采用随机轨道模型,对油气两相流在一次油份内的流动分布进行研究,分析油滴在分离器内的运动轨迹及分离机理。计算结果表明:油气分离器的长径比越大其分离效果越好;当入口速度较大时,增大分离器容积可提高分离效率;当入口速度较慢时,即使增大容积其分离效果也不会得到明显的改善;分离器入口速度越大分离效果越理想。在工程应用中,利用以上分析结论进行选型和尺寸设计的油气分离器可以满足实际要求,并取得理想的分离效果,同时验证了采用的方法切实可行。     

气液固三相旋流分离器内锥结构的数值模拟研究

采用计算流体动力学(CFD)方法,对气液固三相旋流分离器的初始模型进行数值模拟,分析其内部流场分布,得出倒锥结构具有促进分离效果的作用。通过固定分离器的主直径与高度、入口尺寸、底流口直径、侧向出口尺寸、排液孔数量、排液孔尺寸、排液孔中心高度、溢流管直径、溢流管长度以及旋流腔长度,改变倒锥结构中的内锥直径与内锥高度,对模型进行优化,得到内锥直径为38mm、内锥高度为110mm时,三相旋流分离器的分离效果较好。     

内锥式三相旋流分离器分离性能研究

采用Fluent软件对内锥式三相旋流分离器的内部流场进行模拟研究,分析了分离器的分离机理,在理论方面验证了使用该分离器对气液固三相进行分离的可行性.此外,通过室内实验研究明确了不同操作参数(包括入口流量、气液比和分流比)对分离效果的影响,并总结出了该结构尺寸分离器的最佳操作参数范围.     

抽油机采油井筒内气液分离器数值模拟研究

提出一种将抽油机井气液分离器入口进液量转化为脉动入口速度的方法。采用计算流体动力学方法，基于欧拉模型（Eulerian Model），针对抽油泵的工作特性和不同的含气体积分数对分离器内流场分布和分离性能影响开展数值模拟研究。数值模拟结果表明：当井下压力为8 MPa，入口含气体积分数在79.6%～90.0%范围内适当增加混合液的含气量可以提高气液分离器的分离效率。     

旋风分离器分离性能的数值模拟与分析

以XLPB-5.0和XCX-5.0两种旋风分离器为原型,采用CFD软件对这两种旋风分离器进行了流场与分离效率的数值模拟,初步探讨了入口蜗壳形式与芯管结构对分离效率的影响。模拟结果显示:旋风分离器内流场呈各向异性分布特点,切向速度是影响分离效率的首要因素,径向速度的存在会造成"流场短路"现象,使轴向速度呈不对称分布,导致分离效率的降低。轴向速度与径向速度的共同作用促使颗粒在旋风分离器内做螺旋运动;XLPB-5.0和XCX-5.0的分离效率分别为92.55%和94.96%,与实验结果基本吻合,且不同芯管参数下XCX型的分离效率比XLPB型高;螺旋式入口蜗壳(XCX-5.0型)对旋风分离器上部流场的影响相比直流式入口蜗壳(XLPB-5.0型)复杂;对于两种旋风分离器,随着芯管直径的增大,分离效率逐渐变小;随着芯管深度的增大,分离效率先增大后减小。     

不同截面形状气体分布器的数值模拟

针对100kt/a大型乙烯裂解炉布置的新型急冷废热锅炉气体分布器存在背风面焦炭蓄集严重、弯曲变形大和流场湍流强的问题,利用计算流体力学方法,比较了正方形、圆形和椭圆形截面分布器气体入口流场的气体分布不均匀性、流场湍流强度、分布器应力大小和背风面焦炭蓄集的性能指标。模拟结果表明,除正方形截面分布器弯曲正应力最小外,椭圆形截面分布器气体分布不均匀性、流场湍流强度和背风面上气体流动低速区都较圆形截面分布器的小。     

分布器结构对环流反应器气含率分布的影响

采用κ-ε二方程模型和欧拉多相流模型,对一种单筒单级气升式气液环流反应器内的湍流气液两相流进行了全尺寸的数值模拟研究,考察了采用3种不同气体分布器时反应器内气含率和流速分布的细节.模拟结果表明不同结构的分布器对总体气含率和内筒中的两相速度分布有很大影响,因而对气含率分布和气液两相接触效果有较大影响,从而对反应过程产生影响.单环分布器产生的气液两相接触效果较差,对于反应过程很不利.对于大直径的环流反应器推荐使用多环分布器.计算所得的整体气含率与实测的整体气含率进行了对比,吻合较好.     

磷石膏颗粒湍动流化特性实验及模拟

针对磷石膏颗粒湍动流化体系曳力变化的问题,在实验的基础上,考虑非均匀结构对曳力的影响,引入修正因子φ修正Gidaspow曳力模型,对2D流化床进行了数值模拟研究。通过将Gidaspow模型在不同φ值下的模拟结果与实验结果进行对比,研究φ值的改变对模拟结果的影响规律及一定气速范围内磷石膏颗粒湍动流化体系曳力变化特性。结果表明,Gidaspow模型高估了实验体系曳力,对体系流化特性的预测效果较差;适当φ值的引入能明显提高Gidaspow模型对床层膨胀、压降及体系非均匀度的模拟精度。模拟结果反映出φ值越小,床层膨胀高度越低,床内颗粒浓度分布越不均匀,床层压降波动性越大。随着气速的升高(0.144~0.240 m/s),颗粒沿水平方向上的聚集程度加剧,φ值呈非线性减小(0.31~0.24)。流化体系的非均匀度随着气速增加而增大,颗粒浓度沿径向存在较大梯度,两侧边壁处附近出现环-核结构且流场分布对称性较差。     

Three dimensional iron flow and heat transfer in the hearth of a blast furnace during tapping process

The aim of this research is to numerically simulate iron flow and heat transfer in the hearth of a blast furnace by solving the three-dimensional turbulent Navier-Stokes equation coupled with the transport equation of energy at steady state. Under the effects of conjugate heat transfer and natural convection, a computational fluid dynamic calculation was performed to generate flow field in the hearth and the temperature distribution in the refractories during the tapping process. The accuracy and computation of the model is validated using operation data from BHP Steel's No. 5 blast furnace. The shear stress and heat flux on the wall were then predicted for the different vertical movements, shapes of the coke zone (dead-man), and the lengths of the tap-hole. As shown in the results, it is worth noticing that an increase in the tap-hole length causes the peak values of shear stress to shift in the increasing azimuthal direction at a particular plane, and the location of the peak value of shear stress coincides with the location of higher temperature actually measured on the hearth wall, signifying enhanced heat transfer to the wall at location of peak stress.     

椭圆管外液膜流动的数值模拟及传热实验研究Ⅰ：数值模拟研究

针对水平椭圆管降膜蒸发海水淡化的技术特点,在流体力学和传热学理论分析基础上,运用自定义函数（UDF）对FLUENT软件进行二次开发,采用分布参数法建立数学模型,对椭圆管外液膜流动进行了三维数值模拟研究,并与圆管进行对比分析,得出椭圆管截面形状因子对液膜分布和流动形态的影响规律。模拟结果表明,E=1.5的椭圆管具有液膜薄,均匀性好的特点,管表面更易形成柱状流,当入口流速为0.8 m/s时,此椭圆管外液膜分布状态最好。     

循环流化床脱硫反应器入口结构对气体流动影响数值模拟

用k ε双方程湍流模型对下部装有文丘里进气分布器的新型循环流化床脱硫反应器的流场进行了模拟,并与实验值进行比较,模拟计算值与实验值吻合良好,验证了k ε方程的适用性。计算结果表明:由于文丘里管特殊结构的影响,流化床提升管内气体流场、文丘里扩散段的流动特性呈现出复杂的流动状态。运用速度分布不均匀度概念,浅析了文丘里扩散段及提升管中气体流动,为进一步优化循环流化床脱硫反应器入口结构打下基础。     

竖式移动床层中散料颗粒破碎的离散元分析

建立了竖式移动床层中颗粒破碎的炉料下降运动模型，采用离散单元法对干法熄焦炉和烧结余热回收竖罐两种竖冷装置内不同形状、尺寸及强度颗粒料的下落运动和破碎过程进行了数值计算。结果表明，颗粒在下落过程中所受压力先逐渐增大，进入出料区后又逐渐减小，颗粒破碎情况与所受压力密切相关；焦炭在干熄炉内下落到斜道区时，由于炉体直径扩张，料层所受平均压力减小，破碎速率有所减慢。由于烧结矿强度相对较小，刚进入烧结竖罐就发生破碎现象，而炉体直径扩张对破碎影响不大；受固定炉墙的影响，颗粒在靠近炉墙位置处更容易破碎。分析不同形状颗粒的破碎过程发现，正方形颗粒从某一顶点沿对角线逐渐破碎，长条形颗粒从一侧向另一侧逐渐破碎，而缺角的不规则颗粒从形状缺失一侧开始向内破碎。     

Entrance effects at a multi-orifice distributor in gas-fluidised beds

The behaviour of multi-orifice distributors in gas-solids fluidised beds has been studied with particular regard to the height of the entrance effect and the mechanics of gas-solids flow in the region immediately above the distributor plate. A model is proposed to predict the height of the entrance effect for a given distributor and gas-solids system at various fluidising flow-rates, and good agreement has been found with experiment. Experiments have been carried out with (a) a two-dimensional air-fluidised bed using three sizes of sand particles (d_p: 137, 263, and 350 μm) and four distributors (orifice diameters: 0.001 m, 0.002 m; orifice spacings: 0.025 m, 0.05 m); and (b) a three-dimensional air-fluidised bed, 0.3 m square in cross-section, using 350 μm sand particles on a distributor with 0.003 m diameter orifices at a spacing of 0.04 m. The principal factors influencing the height of the entrance effect were found to be the incipient fluidising velocity, mean particle size, orifice spacing and gas flow-rate. The model has been used to estimate the minimum ratio of distributor pressure drop to bed pressure drop to bring about an even distribution of gas at the bottom of the bed.     

高气液化下分布器设计对结构化床层气液分布的影响(英文)

Experiments were carried out to investigate the liquid flow distribution at high gas/liquid ratios in a cold model monolith bed of a 0.048 m diameter with 62 cells per cm2.Three types of distributor for the liquid distribu-tion were used to evaluate their distribution performance.Local liquid saturation in individual channels was meas-ured using 16 single-point optical fiber probes mounted inside the channels.The results indicate that 1) The optical fiber probe technique can measure phase distribution in the monolith bed;2) Liquid saturation distribution along the radial direction of the monolith bed is not uniform and the extent of non-uniformity depends on the distributor de-sign and phase velocities;and 3) The tube array distributor provides superior liquid distribution performance over the showerhead and nozzle distributors.     

A three-dimensional numerical simulation of the transport phenomena in the cathodic side of a PEMFC

A three-dimensional numerical model is developed to simulate the transport phenomena on the cathodic side of a polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) that is in contact with parallel and interdigitated gas distributors. The computational domain consists of a flow channel together with a gas diffusion layer on the cathode of a PEMFC. The effective diffusivities according to the Bruggman correlation and Darcy's law for porous media are used for the gas diffusion layer. In addition, the Tafel equation is used to describe the oxygen reduction reaction (ORR) on the catalyst layer surface. Three-dimensional transport equations for the channel flow and the gas diffusion layer are solved numerically using a finite-volume-based numerical technique. The nature of the multi-dimensional transport in the cathode side of a PEMFC is illustrated by the fluid flow, mass fraction and current density distribution. The interdigitated gas distributor gives a higher average current density on the catalyst layer surface than that with the parallel gas distributor under the same mass flow rate and cathode overpotential. Moreover, the limiting current density increased by 40% by using the interdigitated flow field design instead of the parallel one.