一、旋风分离器内气固分离模型的研究进展(论文文献综述)
杨轩[1](2021)在《电厂烟气钙基捕碳间接加热工艺系统及碳化器内气固流动规律研究》文中研究说明随着人类生产活动和科学技术的进步,CO2排放量与日激增,对生态环境及人类日常生活都产生了巨大的负面影响。电厂燃煤产生的烟气是CO2排放的主要来源,因此对电厂烟气中CO2捕集工艺的研究显得至关重要。本文采用高温钙基间接加热法对电厂烟气中CO2进行捕集。这种方法因为其高吸收率和低成本日益受到各国学者的关注,而我国对其捕集原理及系统工艺的研究尚不够深入,故本文将从这两方面着手进行分析与讨论。本文从理论角度分析了高温钙基间接加热法碳化器及煅烧炉内的捕集原理,并对碳化器内的物料平衡进行初计算。分析计算得出:烟气高温钙基捕集过程中,反应可以分为两部分,快速反应阶段和缓慢控制扩散阶段,其中快速反应阶段决定了捕集效率;系统需要引入补充流来弥补循环中失活的固体,进而来维持系统的捕集率;烟气中的CO2含量为174.3kg/s,要求CO2捕集率至少高于85%时,碳化器高为20m且碳化器内至少需要270.25t的固体存量。根据电厂烟气的成分及流量,利用ASPEN PLUS软件建立了高温钙基碳捕集间接加热法捕集流程,分析了碳化器温度,煅烧炉温度,补充流流量,排渣率和气固分离效率对碳化器内CO2捕集率,系统CO2捕集率,SO2捕集率和系统余热量的影响。结果表明,碳化器和煅烧炉温度变化会使吸附剂活性发生改变;补充流流量,排渣率和旋风分离器的气固分离效率会通过改变固体存量来影响吸附率。当碳化器温度为625℃,煅烧炉的温度为1000℃,补充流流量为1400 kmol/h,排渣率为0.05,旋风分离器的效率为1.0时,间接加热系统会达到85%的CO2捕集率且净烟气浓度约为4%。利用ASPEN PLUS软件建立了高温钙基捕碳直接加热法流程,并使用1-D流化床模型对高温钙基间接加热法和直接加热法流程进行了比较,探究了循环流化床升管内的颗粒分布,CO2吸收率和系统整体的CO2捕集效率。经分析,由于直接加热法空气分离系统耗能高,故间接加热法优于直接加热法,并选择间接加热法为高温钙基工艺流程。为了研究碳化器提升管内的气固两相流规律,本文借助FLUENT软件对碳化器内提升管进行二维建模并分析其内部流动规律。研究表明,随着流动时间的增加,提升管内固体开始向壁面积聚;随着气体流速的增加,固体体积分数减小,固体循环率增大,并且随着提升管高度增加,吸附反应速率加快,管内CO2浓度下降,从而使整体的捕集效率增加。
王晨雯[2](2020)在《旋风分离器内短路流的流动特征与形成机理研究》文中研究指明旋风分离器是广泛应用于工业气(液)固分离领域的重要设备之一。虽然旋风分离器的工作原理简单,但其内部流动却极为复杂,流场中除主要涡旋外,还存在着若干次级流动,其中尤以短路流对分离性能影响最大。短路流存在于旋风分离器的溢流管末端附近,其较高的向心速度会使得旋风分离器内的一部分气流未通过下部的分离空间而直接进入溢流管,然后上升气流会携带这些气流进溢流管排出,离开旋风分离器。理论上,短路流能够导致至少百分之十的入口气流沿旋风分离器内溢流管外侧向下流动后,直接从溢流管中逃逸,这不仅会降低旋风分离器的分离效率,还会造成不必要的能量耗散,致使工业成本升高。为了进一步提高旋风分离器的工业性能,需要透彻研究短路流形成机理与特征。关于短路流的产生,绝大多数学者认为是普通旋风分离器入口不对称造成的。单入口构型使得旋风分离器内环形空间的流场呈现非轴对称性,溢流管下端的径向速度略大于同一截面的其余位置,导致经由此处的气流易于从溢流管逸出,形成短路现象(非对称假说)。然而,也有学者认为旋风分离器入口气流汇入主流之前会和分离器内部的旋转流发生碰撞。这种碰撞不可避免地会在筒壁附近产生局部涡流,最终导致短路流的发生(碰撞假说)。目前,这两种短路流的形成机理都只是猜测,尚缺乏理论支撑与验证。本论文选择普通Lapple型旋风分离器,通过数值模拟手段探究短路流的形成机理与特征,并进行质量流占比计算,明确短路流造成的效率损失,以期完善旋风分离器的理论研究,并为其优化改进提供理论支撑。数值模拟研究中,首先选择雷诺应力模型(RSM)模拟Lapple型旋风分离器内气相流场特征,如:静压、切向速度、轴向速度、径向速度、湍流强度以及能量耗散分布,分析短路流的形成区域与特征,并计算其质量流占比。然后,通过进一步总结短路流的流动特征,揭示短路流的形成机理。同时,针对短路流形成原因的两种假说——非对称假说和碰撞假说,分别设计对应的旋风分离器结构,如:非对称假说认为旋风分离器单入口结构造成了流场不对称,从而形成短路流,于是采用对称双入口旋风分离器,模拟并分析其内部短路流的特征。而碰撞假说则认为气流碰撞造成了短路流,故采用完全消除入口气流碰撞的斜顶式旋风分离器,模拟并分析其内部短路流的特征。随后,将两种旋风分离器的短路流的特征与Lapple型旋风分离器进行对比,以验证本论文提出的短路流形成机理。最后,基于短路流的流动特征和形成机理,研究构型优化后的套环式、蜗壳式和二次风旋风分离器对短路流的削减效应。本论文的主要研究结论如下:1.旋风分离器内短路流的特征分析结果表明,径向向心速度对短路流的形成产生较大影响。短路流存在于溢流管下端由较大的径向向心速度构成的圆环带区域内。本论文中旋风分离器的短路流的高度范围是-0.14 m-0.17 m。2.短路流流量占比分析表明,径向离心速度和向心速度的分界线可以用来确定短路流区域的速度分布范围。本论文中旋风分离器的短路流区域的径向速度分布范围是-2.3 m/s-5.6 m/s。根据短路流区域的大小和速度进行计算可知,短路流流量占比是21.72%。3.短路流的流动特征和形成机理分析结果表明,进入旋风分离器内的气流,在经过气流碰撞后获得向下的轴向速度,使其沿溢流管外壁形成下行流,并在溢流管下端产生短路流,即气流碰撞是短路流的形成原因。同时,双入口旋风分离器的对称结构并没有减少或者破坏短路流,反而其短路流流量占比(25.33%)大于Lapple型旋风分离器(21.72%),而斜顶式旋风分离器的溢流管下端并不存在由径向向心速度组成的短路流区域,进一步验证了气流碰撞是形成短路流的主要原因。4.旋风分离器结构优化对短路流的削减效应分析表明,套环式旋风分离器并没有削减或破坏短路流,反而导致短路流流量占比增大,整体分离效率降低;蜗壳式入口使气流更易于汇入旋风筒内已经存在的旋转气流中,气流碰撞明显减少,短路流流量占比降低,分离效率增大;二次风旋风分离器通过引入高速新风对碰撞气流造成冲击,从而破坏了短路流的形成,溢流管下端不存在完整的径向向心速度组成的圆环,分离效率增大。总体而言,旋风分离器内的短路流的形成主要由气流碰撞导致。径向向心速度组成的圆环带可以用于分析短路流的形貌以及计算短路流的流量占比,随着旋风分离器几何构型的改变,该区域形貌会产生一定变化,流量占比也随之改变,比如双入口旋风分离器新增一个反向入口,会导致溢流管另一侧的气流碰撞增加,圆环带变得对称,短路流流量占比增大。同时,套环式、蜗壳式和二次风旋风分离器的短路流分析证明破坏短路流的存在区域和形貌并不能削减或者破坏短路流,反而根据短路流的形成机理,削弱或者冲击碰撞气流可以减少短路流。本论文通过阐明旋风分离器内短路流的流动特征与形成机理,并对旋风分离器的构型进行改良,从而削减或破坏短路流,以提高其分离性能,减少细颗粒物的排放,为旋风分离器的优化设计提供理论基础。
毛衍钦[3](2020)在《一种轴流式粒子分离器的数值模拟与试验研究》文中提出旋风分离器对于粮食系统粉尘治理,降低粮仓爆炸事故的发生有着重要的作用,按照进气方式可以分为轴流式和逆流式两种。轴流式旋风分离器较逆流式旋风分离器具有更低的阻力特性,具有更高的发展潜力。为了提高轴流式旋风分离器的分离能力,本文设计了一种轴流式旋风分离器,并对其进行了详细的分析:1)本文通过搭建测试平台,采用正交设计方法研究了主要结构参数(叶型、叶片出口角、导流锥直径)对压降和分离效率的影响规律。结果表明:正交试验得到最佳旋风子压降为170.9Pa,5%抽气率下的分离效率为68.23%;叶型、叶片出口角对分离器的压降值和分离效率值影响显着,导流锥直径对压降的影响显着但是对分离效率的影响不显着;增加抽气率会提高分离效率,对120-250微米的颗粒具有高的分离效率。2)本文对管内流动特征以及颗粒与壁面碰撞效果进行了模拟。结果如下:旋风管内部流场分布合理,管内最大切向速度为进口平均速度的3.6倍;叶片出口角增大时,管内切向速度降低,涡核旋转效果减弱;切向速度恢复系数对颗粒分离效率影响不显着,法向速度恢复系数对分离效率影响显着;铝材质相对于钛、不锈钢具有更高的分离效率,因为铝材质具有较低的法向速度恢复系数。3)本文研究了不同管径下的分离效率,得到旋风管组合后的流动特征。结果表明:旋风管管径增大后,管内旋流强度减弱,颗粒与壁面碰撞减弱,颗粒的分离效率发生提升;多个旋风管组合后,排尘气流会发生相互干扰以及返混现象;旋风管组合使用时,采用六边形并联,前级采用大管径旋风管,后级采用小管径旋风管的组合方案。本文通过开展数值模拟与试验研究工作,提高了现有除尘装置的分离能力,为轴流式旋风分离器的设计提供了指导,对于粮食安全生产具有重要意义。
王帅[4](2019)在《流化床内稠密气固两相反应流的欧拉-拉格朗日数值模拟研究》文中进行了进一步梳理稠密气固两相反应系统广泛存在于能源、化工和冶金等工业领域之中,其内涉及多尺度、多场和多物理过程的强烈耦合。随着计算机硬件和算法的快速发展,计算流体力学作为理论分析和实验测量的重要补充方法得到越来越广泛的应用,其充分而全面地再现了稠密气固两相反应系统内的流动和传热传质特性。本文基于欧拉-拉格朗日理论框架,发展了适用于稠密气固两相反应流的大规模并行CFD-DEM和MP-PIC计算平台,并耦合了适用于多分散性颗粒系统的传热模型(颗粒-颗粒导热、颗粒-流体-颗粒导热、颗粒-流体对流传热和颗粒辐射传热)、热解模型、焦炭转化模型、均相/异相反应模型、缩核模型和污染物生成模型等子模型。采用该方法对工业实际中常见的几种流态化设备内的气固流动、传热传质、化学反应以及污染物生成等进行了研究。研究内容主要包含以下三个部分。第一部分采用CFD-DEM方法开展了循环流化床的全三维数值模拟,研究了流化风速和环状构件对循环流化床内宏观气固特性以及颗粒输运特性(颗粒混合和耗散、颗粒停留时间、颗粒循环流率、颗粒受力和速度、颗粒拟温度等)的影响。改变流化风速可以使循环流化床处于两种流态:快速流态化和稀相输运状态。环状构件采用了四种布置方式,除了固相浓度和压强分布外,重点考察了构件数量和间距对系统性能的影响。第二部分开展了循环流化床结构优化和放大设计的研究。对于双侧返料循环流化床而言,首先基于瞬时压降和流量变化确定系统达到动态稳定的时间。随后,研究了宏观气固流动特性以及压强信号特征,并探究了不同操作工况对颗粒停留时间的影响。此外,分析了快速流态化和稀相输运状态下提升管内的固相返混特性。最后,研究了双侧返料结构对提升管内气固流动非均匀性的改善。对于六个旋风分离器并联布置的循环流化床而言,首先研究了旋风分离器不同的布置方式对气固流动的影响,获得了压强的整床分布,分析了分离器内物料分配的不均匀性。其次,研究了提升管内的颗粒聚团行为。最后,获得了丰富的颗粒尺度信息,如返混强度、耗散强度、颗粒受力、颗粒旋转等。第三部分开展了循环流化床内传热传质、化学反应和污染物生成的研究。首先将CFDDEM方法和传热模型耦合,在单颗粒的基础上对颗粒-颗粒导热、颗粒-流体-颗粒导热以及颗粒-流体对流传热模型进行了检验。在准二维鼓泡床上对传热模型进行了验证,并研究了三种传热机制的占比。随后将模型应用于全三维的循环流化床内气固传热的模拟,研究了颗粒温度的演变规律以及旋风分离器壁面的磨损。其次,在传热模型的基础上将CFDDEM方法进一步和化学反应模型相耦合,全面考虑了颗粒-颗粒/壁面碰撞、湍流、传热传质、辐射、颗粒缩核、热解、均相和异相反应等,并对流化床反应器内的生物质气化过程进行了数值模拟。最后,通过实验室尺度的串行流化床燃料反应器部分的全三维数值模拟对MP-PIC方法进行了验证,并研究了床温、水蒸气/生物质比和燃料种类对气化性能的影响。随之,在此基础上耦合了污染物生成模型,对浙江大学能源工程学院热能所的0.5 MW中试尺度的循环流化床煤和垃圾衍生燃料(Refuse derived fuel,RDF)混烧过程进行了全三维数值模拟,全面揭示了床内整场气固流动、燃烧和污染物生成特性。
许胜涛[5](2019)在《水泥气力卸船机分离器的设计与研究》文中研究表明随着建设需求的不断提升,水泥卸船效率的不足,导致港口卸船占据了大量的时间和空间,且经常导致环境的污染,主要原因是水泥与空气分离效率不足。为了提高水泥分离器的卸船效率,需要设计出合理结构和大小的分离器,并且能够满足卸船效率需求和绿色环保理念。本文通过查询国内外分离器的发展现状,对分离器内水泥颗粒进行力学分析,并得到水泥颗粒运动的影响因素。针对这些影响因素,借助ANSYS Fluent软件,Euler气固两相流分离模型的数值模拟方法,考察分离器入口大小、入口形状、入口数量、入口对称性、筒体直径、筒体竖直部分与锥形部分高度比以及筒体锥形部分倾角等方面对分离器内水泥颗粒沉淀量、出口逃逸和混返量、流场稳定性以及运动轨迹等的影响规律。得出以下结论:(1)在水泥颗粒等微小颗粒气固两相分离中,旋风分离能合理的利用了分离器内高速运动的两相流体运动而分离开来,效率普遍比其他方式好。(2)在入口流量和筒体大小相同等条件下,分离器的分离效率与入口大小、入口形状、入口数量、入口对称性等有关。在入口轴向宽度为0.4m、径向宽度为0.25m、入口流速为10m/s、双入口轴对称分布的条件下分离器的性能更好、流场更稳定、混返和逃逸颗粒量更少、分离效率更高。(3)在入口流量和大小相同等条件下,分离器的分离效率与筒体直径、筒体竖直部分和锥形部分高度比、筒体锥形部分倾角等有关,但对流场的稳定性影响较小。在筒体直径较大不利于颗粒的沉淀效率,筒体直径较小出口颗粒逃逸量较多;高度比越大分离效果越低,高度比越小出口颗粒逃逸量越大;合理的范围内增加筒体锥形部分倾角有利于提升分离效果和降低混返现象。综合这些影响规律,设计出了合理结构和大小的分离器,再结合数值模拟结果表明设计出的分离器满足港口高效率、占用空间小和绿色环保的设计要求。
田斌[6](2018)在《高含硫气田沉积硫颗粒螺旋分离模拟研究》文中进行了进一步梳理在国内典型的高含硫气田集输过程中,单质硫会在集输系统中逐渐沉积。硫的大量沉积会引起集输管线及设备堵塞,导致集输能力下降,甚至停产。而一旦生产管线中形成“硫堵”,管线极有可能因腐蚀、憋压等遭到破坏,造成严重的安全事故。本文将气、液、固基本物性与多相分离原理相结合,考虑国内气田集输工艺现状,提出气液固分离工艺流程,通过建立CFD数值模型,对分离器关键参数进行优化模拟,形成气-液-固三相分离工艺优化设计方法。主要研究内容如下:(1)通过筛选高压高含硫天然气物性预测方程,完成了基于组分模型的高压天然气物性计算,实现了对密度、粘度、导热系数等参数的精确预测;根据采集的样品,确定了沉积硫颗粒、密度,以及粒径分布等参数,提出气液固分离三段式流程。(2)建立稠密场气、液、固三相流分离数值模型,模拟初级螺旋流场分离器气液固分离特性,采用粒子跟踪技术确定固体颗粒捕集效率,对初级旋流分离器流场模拟。分析研究了螺旋流场分离器基本结构尺寸,通过数值模拟方法对气体出口管插入深度、入口管倾斜角度等关键尺寸进行了优化。模拟了压力、温度、流量、固体颗粒直径对旋流器工作性能的影响,对旋流器适应性进行评价。(3)建立稀疏场气、液、固三相流数值模型,模拟二级旋流分离器气液固分离特性,对组合式深度捕硫二级旋流分离器布局优化模拟,完成三种分配器的结构优化,确定了对称转盘型新型分配器结构。模拟了气固通过二级旋流分离器结构特征,5μm及以上颗粒脱出率100%。(4)建立液、固两相流模型,模拟水-沉积硫混合物通过沉降分离罐分离特性,提出了液固分离新工艺——固体硫螺旋输送新工艺。模拟了螺旋叶片作用下排硫过程,对沉降罐结构进行优化,确定了螺旋装置结构和排硫周期。通过以上研究,天然气处理量20×104-40×104Nm3/d工况下,粒径5μm以上颗粒脱除率100%,满足了气田除硫的技术要求。同时降低了集输系统硫沉积和积液风险,保障高含硫气田技术系统安全高效运行,减少硫沉积治理成本,以及治理期间造成的经济损失,从而实现经济指标。为下一步深入开展螺旋排硫工艺模拟,优化螺旋叶片的结构形式,试制螺旋排硫装置开展实验验证,研发工业样机提供理论支撑和实验基础数据支持。
杜佳庆[7](2018)在《旋风分离器内气固两相流的数值模拟分析及优化》文中研究说明旋风分离器作为分离气固两相混合物的离心设备,被广泛地应用于石油、化工、燃煤发电等工业领域中。针对乙烯裂解装置中的旋风分离器内的两相流动问题,本文采用计算流体力学(CFD)方法开展了数值模拟研究,以期能够更加深入、更加全面地认识旋风分离器内部流动规律,为旋风分离器结构优化和工业应用提供依据。首先,采用雷诺应力模型针对旋风分离器内气相流体动力学特性开展研究,分析了气相速度场分布和压力场分布规律。结果表明:(1)RSM模型所计算的旋风分离器内切向速度和轴向速度与实验值吻合较好,能够较为准确地模拟出旋风分离器内流动特性;(2)旋风分离器圆筒体段内的气流具有较好的对称性,但是在进入圆锥体区域后就会在二次涡流的作用下破坏了气流的对称性。而在强旋流的作用下,进入到排气管的气流矢量仍然具有较佳的对称性,未受到进气管气流的影响;(3)旋风分离器的最大总压出现在进气管入口处,在壁面摩擦力的影响之下,总压力从圆筒体段到圆锥体段呈现出日益降低的趋势。其次,对旋风分离器气固两相流场开展模拟研究,采用随机轨道模型对旋风分离器内颗粒运动形式及其分离特性进行了研究分析;进一步的,考察分析了排气管直径、插入深度和筒体柱段长度对分离性能的影响。结果表明:(1)对于单颗粒,粒径越大,受到的离心力越大;(2)排气管有大量的固体颗粒逃逸;当粒径增大为6μm时,经过排气管逃逸的固体颗粒数量大幅度减小;当粒径增大为15μm时,固体颗粒基本被全部捕集;(3)De=72mm时所对应的分离效率最高,随着排气管插入深度的增大,旋风分离器的分离效率和压降均会随之而增大,HC=335mm时所对应的分离效率最高。
周发戚[8](2018)在《旋风分离器升气管外壁颗粒沉积及分离器性能的研究》文中研究表明重油催化裂化是石油炼制工业中最重要的加工工艺之一。但随着催化裂化原料的重质化和劣质化,重油催化裂化装置内结焦问题日益突出,其中,沉降器顶旋升气管外壁结焦的危害最大,已经成为影响装置长周期运行的主要障碍之一。结焦是一系列化学和物理作用综合的结果,包括两个方面,一是油气结焦的化学反应过程,即生焦的过程;二是重油液粒和催化剂颗粒向设备壁面运移、黏附、沉积并固化长大成焦块的过程,即为结焦的过程。本文针对后一部分开展研究,采用实验研究,理论分析和数值模拟相结合的研究方法,考察了壁面粗糙度对旋风分离器升气管外壁颗粒沉积和分离性能的影响,并通过改变升气管外壁壁面流动特性,破坏管壁低速附面层,设计了两种抑制升气管外壁颗粒沉积的旋风分离器,和传统PV型分离器相比较,探讨了这两种分离器在抑制升气管外壁颗粒沉积和保证分离效率方面的优势。本论文主要的研究内容及结果如下:(1)首先,首次通过冷模实验和数值模拟的方法,考察了升气管外壁粗糙度对旋风分离器升气管外壁颗粒沉积的影响规律。冷模颗粒沉积实验显示,管壁粗糙度越大,粒径10μm及以下细颗粒越易沉积,且沉积颗粒的中位粒径略有增加,但对沉积颗粒的周向分布基本无影响;顺压力梯度区,颗粒沉积表面光滑致密,不易脱落;逆压力梯度区,颗粒堆积松散,容易脱落;距顶板一定轴向距离有一段无颗粒沉积区域,增加粗糙度或降低入口气速将减小无颗粒沉积区。管壁粗糙度能较大幅度降低升气管外壁(外壁0~15 mm范围)切向速度,增加附面层厚度,造成气流冲刷能力不足,颗粒易沉积;逆压力梯度区尺度的增大,使得贴壁回流增加,更多的油气与催化剂颗粒进入附面层,增加结焦物沉积的机会;升气管外壁粗糙度对分离空间流场基本无影响,但会一定程度增加短路流。本研究条件下,沉积颗粒的临界斯托克斯数Stcr=0.126,当颗粒St<Stcr时,颗粒沉积几率较大。总体上说,升气管外壁沉积的颗粒大部分为粒径小于10μm的颗粒,颗粒沉积冷模实验的结果与炼厂顶旋升气管外壁结焦情况相似。(2)其次,本文在较大边壁粗糙度值变化条件下,采用实验测量和数值模拟的方法,考察了旋风分离器分离性能和内部流场的变化规律。结果表明,边壁粗糙度增加了对气流的阻滞作用,导致切向速度减小,分离器压降降低。本实验边壁粗糙度范围(0.01 mm~2 mm)内,压降最大降幅可达38%。分离效率随边壁粗糙度增加存在一极大值点,且增大粗糙度会降低分离器最大效率入口气速。流场模拟表明,分离空间中心区上行轴向速度随粗糙度增加而增大;粒径5μm及以下的细颗粒运动轨迹受边壁粗糙度影响较大。边壁粗糙度对不同尺寸分离器内部流场影响趋势一致,但大尺寸分离器流场受影响程度较高。基于本文研究结果,在纯气流工况下对Muschelknautz压降模型进行了修正,经过与公开文献和本实验数据对比,修正的压降模型适用性和准确性较好,最大相对误差不超过9%。(3)然后,从改变环形空间流场分布不均匀性,消除升气管外壁顺压力梯度区和逆压力梯度区的角度出发,设计了抑制管壁颗粒沉积的旋流板分离器,通过数值模拟和冷模实验研究探讨了旋流板分离器在抑制颗粒沉积和保证分离性能方面的优势。研究结果表明,旋流板分离器消除了管壁顺压力梯度区和逆压力梯度区,大幅降低管壁颗粒沉积;相比传统PV型分离器,旋流板分离器周向沉积颗粒粒度分布较均匀,增加入口速度或降低颗粒浓度会减小分离器沉积颗粒的中位粒径。颗粒在环形空间的分布不均匀,粒径越大,不均匀性越明显。旋流板分离器升气管外壁径向压力梯度小于PV型分离器,能有效缓解沉积颗粒被压紧压实。数值模拟还显示,双程旋流板分离器虽然压降较高,但在抑制颗粒沉积和提高分离效率方面比单程旋流板优势明显。(4)最后,设计了开缝升气管,以增加升气管外壁气流切向速度,破坏壁面附面层,抑制壁面颗粒沉积。结果表明,流经缝隙的气流破坏了管壁低速附面层,增加了气流切向速度,显着降低了管壁颗粒沉积。同时,开缝不仅减小了流动阻力损失,而且还由于惯性分离作用,减少了颗粒的逃逸。升气管外壁形成的上行气流屏蔽,消除了升气管下口短路流现象,制约了细颗粒经短路流逃逸,提高了分离效率。锥形开缝升气管顶板加凸台结构可以减少顶灰环,降低细颗粒经缝隙逃逸及向升气管外壁输送颗粒的几率,提高分离效率,减少管壁沉积颗粒的来源。数值模拟结果显示,锥形开缝升气管分离器分离空间切向速度明显低于直筒升气管分离器;分离器顶板附近靠近升气管外壁一侧,由于“二次涡”携带颗粒对器壁产生较强的摩削作用,使颗粒不易在此沉积,这已为冷模颗粒沉积实验和工业实践所证实。以陈建义提出的压降沿程分布模型为基础,对开缝升气管旋风分离器压降组成进行了分析,并通过对各部分损失的建模,建立了纯气流工况下升气管开缝分离器压降模型,经过与实验数据对比,所建立的压降模型计算精度较好。最后,还进行了筒径900 mm旋风分离器带直筒开缝升气管的冷模试验和数值模拟研究。结果表明,直筒开缝升气管在有效抑制管壁颗粒沉积的同时,还可以达到提效降阻的效果,为进一步地工业开发提供了基础。
皮良尧[9](2018)在《提升管SVQS系统封闭罩内气固流动特性的实验研究》文中研究表明提升管SVQS旋流快分系统是一种新型快分结构,本论文在一套内径为Φ586 mm、带有隔流筒封闭罩的SVQS出口旋流快分系统上,考察了封闭罩近壁面处颗粒的宏观流动特性;同时,采用PV-6D光纤测量系统,对比考察了不同操作工况(提升管气速、颗粒循环强度)对封闭罩内颗粒浓度分布的影响规律。此外,本文还利用气体脉冲示踪技术测量了封闭罩内的提升管气体浓度,并对比考察了不同汽提气速、提升管气速的引入对其浓度分布在轴、径向位置处的影响规律。在此基础上,根据本文提出的计算方法,对比分析了不同工况下提升管气体在封闭罩轴向空间的引出率。获得以下主要研究结果:(1)颗粒在封闭罩近壁处形成螺旋状旋流带,旋流带的运动方向主要受提升管线速影响,线速越大与水平夹角越小,旋流带越密集;旋流带宽、间距主要受颗粒循环强度影响,循环强度越大带宽越大、间距则相对减小。(2)封闭罩近壁面处的径向颗粒浓度随着循环强度以及提升管气速的增大而增大;各轴向截面平均浓度随着循环强度的增大而增大,且提升管气速越大,各轴向截面平均浓度变化逐渐趋于平缓,浓度值渐趋稳定。(3)无颗粒循环时,由床层中心至封闭罩边壁的径向位置上,提升管气体局部浓度呈现逐渐增大的变化趋势;有颗粒循环时,提升管气体局部浓度在径向位置大致上呈现中心高,边壁低的分布规律。(4)无颗粒循环时,提升管气体引出率随着汽提气速的增加逐渐增大,随着提升管气速的增大而逐渐减小;有颗粒循环时,提升管气体的引出率随着提升管气速的增加先不断增大后渐趋平缓,汽提气速的升高会使得提升管气体的引出率相对增大,而固体颗粒的循环强度不断增加会导致其引出率逐渐减小。
黄茜[10](2017)在《流花油田FPSO生产水处理方法及效率评价技术研究》文中指出流花油田处于高含水开采期,采出液综合含水率高达90%以上。在流花油田FPSO上,生产水依次通过水力旋流器和气浮撇油罐处理后排海。为了减少原油开采对海洋环境的污染,流花油田制定了外排水含油浓度小于等于15mg/L的战略目标,远优于国标要求的45mg/L。因此,合理地评价水力旋流器和气浮撇油罐水处理后含油浓度对保证所提出的水质标准具有十分重要的意义。论文首先研究了分离系统中油水的物性和流变特性;分别建立了水力旋流器及气浮撇油罐中油水分离流体动力学模型,分析了油水分离机理及影响因素;在此基础上评价了流花油田生产水处理系统中油水分离效率。论文主要研究内容和成果如下:(1)在水力旋流器内油水分离的过程中,油相浓度分布的变化,油滴的破裂与聚并都会影响油水分离效果的评价。因此,针对流花油田不同含油水的物性、流变特性和湍流场中油滴的破裂行为进行了实验研究,分析了不同温度、含油率、剪切速率对水包油型乳状液混合黏度的影响,建立了改进的水包油型乳状液混合黏度的预测模型;获得了水包油乳状液在不同含油率、不同湍流耗散率,不同油品和水相黏度比下湍流场中黏性油滴的粒径分布特点。(2)基于油水两相流动的Navie-Stokes方程、两相流动滑移模型(ASM)、雷诺应力方程(RSM)和CFD技术,结合水包油型乳状液的流变特性的实验分析结果,开展了水力旋流器内流体的流变特性对分离效率影响的研究,通过考虑改进的黏度模型,建立了描述水力旋流器内多相流流场运动特性的改进的CFD计算模型。理论分析和实测结果表明:由改进CFD计算模型所获得的分离效率的平均相对偏差为2.63%。(3)针对水力旋流器中黏性油滴的破裂与聚并行为,基于Coulaloglou-Tavlarides破裂模型,考虑油滴黏性对油滴破裂的抑制作用以及油水黏性比对油滴变形度的影响,结合水中油滴在湍流场中粒径分布特点的实验分析结果,建立了改进的破裂模型;同时,考虑油水黏性比对油滴聚并的影响,建立了油滴聚并模型;从而建立了将改进CFD计算模型与群体平衡模型(PBM)于一体的CFD-PBM耦合模型。理论分析和实测结果表明:改进CFD-PBM耦合模型进一步提高了计算精度,由其所获得的分离效率的平均相对偏差仅为1.41%。(4)基于气泡在微孔处的受力平衡关系,结合Bai和Thomas的实验分析结果,确定了不同液流速度下的气泡脱附准则,建立了适用于带压气体通过小孔注入到垂直湍动管流中的气泡尺寸预测模型。该理论模型与实验值符合较好,气泡尺寸的平均相对偏差为 2.4%。(5)针对气浮撇油罐内油滴与气泡碰撞、黏附以及脱附过程对油水分离过程的影响,基于Bloom和Heindel提出的用于模拟浮选矿过程的CFD数值计算模型,考虑矿粒与油滴物理性质的不同而引起的与气泡间相互作用的差异,提出了改进的油滴与气泡的碰撞概率模型、黏附概率模型以及稳定概率模型,同时考虑气泡的破裂与聚并,建立了适用于计算气浮撇油罐分离效率的改进CFD-PBM耦合计算模型。理论分析和实测结果表明:由改进的CFD-PBM耦合计算模型所获得气浮撇油罐内油水分离效率的平均相对偏差为4.44%。(6)基于(1)~(5)的理论研究成果,采用改进的CFD-PBM耦合计算模型分别对流花油田中的水力旋流器和气浮撇油罐进行了模拟,对不同总处理量、入口含油率、油品混合比例下的外排水含油浓度进行了评价,结果表明:在目前的操作条件下,仅当总处理液量低于39500m3/d且入口含油浓度不超过180mg/L时,外排水含油浓度才能小于等于15mg/L;其他工况条件下,则通过优化操作参数以及改进现有工艺来保证外排水达标排放。另外,结合数值计算结果,通过因次分析和正交实验设计,建立了流花油田FPSO生产水处理系统的油水分离效率的计算模型,可以实现对不同工况条件下外排水含油浓度的评价。
二、旋风分离器内气固分离模型的研究进展(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、旋风分离器内气固分离模型的研究进展(论文提纲范文)
(1)电厂烟气钙基捕碳间接加热工艺系统及碳化器内气固流动规律研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
符号说明 |
1 绪论 |
1.1 课题研究背景及意义 |
1.2 国内外发展现状 |
1.2.1 国外研究进展 |
1.2.2 国内研究进展 |
1.3 本文研究目的及主要研究内容 |
1.3.1 研究目的 |
1.3.2 研究内容 |
2 高温烟气钙基碳捕集间接加热法基本理论 |
2.1 高温钙基碳捕集工艺 |
2.2 间接加热工艺中的反应器体系 |
2.2.1 双流化床反应器 |
2.2.2 高温钠热管 |
2.3 碳化器内吸收模型 |
2.4 煅烧炉中解吸模型 |
2.5 碳化器内物料初计算 |
2.6 本章小结 |
3 高温钙基捕碳间接加热过程模拟及分析 |
3.1 模型描述 |
3.2 模型建立 |
3.2.1 烟气基本参数 |
3.2.2 设备模型的选择 |
3.3 影响捕集工艺及系统能耗的操作条件 |
3.4 主要设备参数的确定 |
3.5 评价标准 |
3.6 物料衡算 |
3.7 系统参数分析及优化 |
3.7.1 碳化器温度对系统的影响 |
3.7.2 煅烧温度对系统的影响 |
3.7.3 补充流流量对系统的影响 |
3.7.4 旋风分离器的气固分离效率对系统的影响 |
3.8 本章小结 |
4 高温钙基直接加热法与间接加热法的工艺比较 |
4.1 直接加热法模型描述 |
4.2 直接加热法流程建立 |
4.2.1 流程的基本参数与模拟假设 |
4.2.2 系统性能评价 |
4.2.3 碳化器模型 |
4.3 流程优化 |
4.4 直接加热法与间接加热法工艺系统比较 |
4.4.1 碳化器温度对两种工艺性能的影响 |
4.4.2 煅烧温度对两种工艺性能的影响 |
4.4.3 颗粒直径对两种工艺性能的影响 |
4.5 系统工艺参数的敏感性分析 |
4.6 本章小结 |
5 基于CFD的碳化器内提升管内气固两相流的数值模拟 |
5.1 碳化器提升管的模型及网格划分 |
5.2 守恒方程 |
5.2.1 质量守恒方程 |
5.2.2 动量守恒方程 |
5.2.3 能量守恒方程 |
5.2.4 曳力模型 |
5.2.5 湍流方程 |
5.3 结果分析与讨论 |
5.3.1 模型验证 |
5.3.2 气固流动规律 |
5.3.3 气体流速对提升管固体体积分数分布的影响 |
5.3.4 气体流速对颗粒速度矢量的影响 |
5.3.5 提升管内CO_2浓度变化 |
5.4 本章小结 |
总结与展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
(2)旋风分离器内短路流的流动特征与形成机理研究(论文提纲范文)
中文摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 研究目的与意义 |
1.3 研究内容 |
1.4 研究路线 |
1.5 论文提纲 |
第二章 研究综述 |
2.1 旋风分离器的研究进展 |
2.1.1 工作原理 |
2.1.2 几何结构 |
2.2 旋风分离器内部流场研究 |
2.2.1 旋风分离器内主要涡旋研究 |
2.2.2 旋风分离器内次级流动研究 |
2.3 旋风分离器的研究方法 |
2.3.1 实验研究方法 |
2.3.2 数值模拟研究方法 |
2.4 短路流的研究进展 |
2.4.1 短路流形成机理研究 |
2.4.2 短路流流量占比计算研究 |
2.4.3 短路流的研究难点 |
2.5 本章小结 |
第三章 实验设置及数值模型建立 |
3.1 实验设置 |
3.1.1 实验平台 |
3.1.2 实验材料 |
3.1.3 测量方法 |
3.1.4 实验内容 |
3.2 数值模型建立 |
3.2.1 数值模拟研究方案 |
3.2.2 单相流场计算模型 |
3.2.3 颗粒相流场计算模型 |
3.2.4 Mixture多相流模型 |
3.2.5 网格划分与验证 |
3.2.6 模拟条件 |
3.3 本章小结 |
第四章 旋风分离器内短路流的特征与流量占比计算研究 |
4.1 模型验证 |
4.2 短路流特征分析 |
4.2.1 静压 |
4.2.2 切向速度 |
4.2.3 轴向速度 |
4.2.4 径向速度 |
4.2.5 湍流强度 |
4.2.6 能量耗散 |
4.3 短路流流量占比计算 |
4.4 本章小结 |
第五章 短路流形成机理研究 |
5.1 短路流形成机理分析 |
5.1.1 短路流的流动特征 |
5.1.2 气流碰撞的表征 |
5.1.3 气流碰撞的效果 |
5.2 短路流形成机理验证 |
5.2.1 双入口、斜顶式旋风分离器结构设计 |
5.2.2 短路流特征分析 |
5.2.3 短路流对比 |
5.3 本章小结 |
第六章 旋风分离器结构优化对短路流的削减研究 |
6.1 溢流管套环对短路流的削减研究 |
6.1.1 套环式旋风分离器结构设计 |
6.1.2 套环对短路流的削减效应 |
6.1.3 套环对分离性能的影响 |
6.2 入口变化对短路流的削减研究 |
6.2.1 蜗壳式旋风分离器结构设计 |
6.2.2 蜗壳式入口对短路流的削减效应 |
6.2.3 蜗壳式入口对分离性能的影响 |
6.3 二次风对短路流的削减研究 |
6.3.1 二次风旋风分离器结构设计 |
6.3.2 二次风对短路流的削减效应 |
6.3.3 二次风对分离性能的影响 |
6.4 本章小结 |
第七章 结论、创新与展望 |
7.1 结论 |
7.2 特色及创新 |
7.3 展望 |
参考文献 |
在学期间的研究成果 |
致谢 |
(3)一种轴流式粒子分离器的数值模拟与试验研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 基本结构及工作原理 |
1.2.1 单个旋风子基本结构 |
1.2.2 轴流式旋风子组合使用 |
1.3 国内外研究现状 |
1.3.1 轴流式分离器的发展历史 |
1.3.2 轴流式分离器应用现状 |
1.3.3 结构改进措施 |
1.3.4 常用的研究方法 |
1.4 本文主要工作及技术路线 |
1.5 本文创新点 |
第二章 轴流式旋风分离器的实验系统及方法 |
2.1 引言 |
2.2 试验系统介绍 |
2.2.1 测试系统及仪器 |
2.2.2 实验数据测量 |
2.2.3 测试用旋风子 |
2.2.4 试验物料 |
2.3 试验操作流程 |
2.3.1 试验前准备 |
2.3.2 试验步骤 |
2.3.3 注意事项 |
2.4 测试内容介绍 |
2.5 试验误差分析 |
2.6 本章小结 |
第三章 单管分离器分离特性试验研究 |
3.1 引言 |
3.2 正交试验方法及测试结果 |
3.2.1 正交试验基础 |
3.2.2 旋风子分离性能测试结果 |
3.3 试验结果分析 |
3.3.1 旋风子阻力特性分析 |
3.3.2 旋风子分离效率结果分析 |
3.4 不同工况下的最佳旋风子分离效率 |
3.5 本章小结 |
第四章 单管旋风分离器气固流动特性数值研究 |
4.1 引言 |
4.2 数值模拟方法介绍 |
4.2.1 网格划分方法 |
4.2.2 控制方程 |
4.2.3 颗粒物模拟方法 |
4.2.4 边界条件及用户自定义函数 |
4.2.5 网格无关性分析与试验验证 |
4.3 旋风管内部流场分析 |
4.3.1 工况为5m/s时的旋风管内部流场特征 |
4.3.2 工况为1-5m/s下旋风管流场特征 |
4.3.3 不同叶片出口角下的流场特征 |
4.4 颗粒-壁面碰撞分析与受力分析 |
4.4.1 不同材质壁面恢复系数 |
4.4.2 切向与法向恢复系数 |
4.4.3 颗粒受力分析 |
4.4.4 颗粒物性对分离效率的影响 |
4.5 本章小结 |
第五章 多管旋风分离器模拟分析 |
5.1 引言 |
5.2 旋风管直径对分离性能的影响 |
5.2.1 颗粒分离效率随管径变化情况 |
5.2.2 涡核及颗粒轨迹随管径变化情况 |
5.3 旋风管并联组合后的分离性能 |
5.3.1 旋风管组合排布方法 |
5.3.2 多管数值计算方法 |
5.3.3 旋风管并联后的流场特征分析 |
5.4 本章小结 |
第六章 旋风管组合方案与展望 |
6.1 旋风管组合式多级除尘方案 |
6.1.1 旋风管并联组合方案 |
6.1.2 旋风管多级串联方案 |
6.2 总结 |
6.3 展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读硕士学位期间取得的学术成果 |
附录 |
(4)流化床内稠密气固两相反应流的欧拉-拉格朗日数值模拟研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
术语表 |
第1章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 气固两相流动的分类 |
1.3 稠密气固两相流的概念及研究方法 |
1.4 稠密气固两相流的多尺度模拟策略 |
1.5 国内外研究进展 |
1.5.1 稠密气固两相反应系统的CFD-DEM数值模拟 |
1.5.2 稠密气固两相反应系统的MP-PIC数值模拟 |
1.5.3 稠密气固两相反应系统的全循环欧拉-拉格朗日数值模拟 |
1.6 本文的研究内容 |
参考文献 |
第2章 数学模型和数值方法 |
2.1 CFD-DEM方法 |
2.1.1 流体运动控制方程 |
2.1.2 颗粒运动控制方程 |
2.1.3 曳力模型 |
2.1.4 传热模型 |
2.1.5 化学反应模型 |
2.1.6 耦合及并行算法 |
2.2 MP-PIC方法 |
2.2.1 流体运动控制方程 |
2.2.2 颗粒运动控制方程 |
2.2.3 气固相间耦合 |
2.2.4 化学反应模型 |
2.3 数值方法验证 |
2.3.1 小尺度鼓泡流化床 |
2.3.2 大尺度鼓泡流化床 |
2.3.3 循环流化床提升管 |
2.4 本章小结 |
参考文献 |
第3章 流化风速对循环流化床内颗粒运动的影响 |
3.1 引言 |
3.1.1 颗粒混合和耗散 |
3.1.2 颗粒停留时间 |
3.1.3 颗粒速度和受力 |
3.2 模拟工况 |
3.3 流化风速对颗粒混合的影响 |
3.4 流化风速对颗粒停留时间的影响 |
3.5 流化风速对颗粒受力及速度的影响 |
3.6 流化风速对颗粒耗散的影响 |
3.7 流化风速对颗粒拟温度的影响 |
3.8 本章小结 |
参考文献 |
第4章 环状构件对循环流化床系统性能的影响 |
4.1 引言 |
4.2 模拟工况 |
4.3 宏观气固流动 |
4.4 固相通量 |
4.5 压降特性 |
4.6 固相循环流率 |
4.7 颗粒停留时间 |
4.8 固相耗散 |
4.9 本章小结 |
参考文献 |
第5章 双侧返料循环流化床内气固流动特性研究 |
5.1 引言 |
5.2 模拟工况 |
5.3 瞬态启动 |
5.4 宏观气固流动 |
5.5 压强信号 |
5.6 颗粒停留时间 |
5.7 固相返混 |
5.8 气固非均匀性的改善 |
5.9 本章小结 |
参考文献 |
第6章 六分离器循环流化床内气固流动特性研究 |
6.1 引言 |
6.2 模拟工况 |
6.3 宏观气固流动特性 |
6.4 气固不均匀分配 |
6.5 提升管内颗粒聚团行为 |
6.6 气固通量特性 |
6.7 固相返混强度 |
6.8 颗粒尺度信息 |
6.9 本章小结 |
参考文献 |
第7章 流化床内气固传热特性研究 |
7.1 引言 |
7.2 传热模型的检验和验证 |
7.2.1 单颗粒传热 |
7.2.2 鼓泡床传热 |
7.3 不同工况对鼓泡床传热特性的影响 |
7.3.1 宏观气固流动 |
7.3.2 流体速度的影响 |
7.3.3 粒径的影响 |
7.4 循环流化床传热特性 |
7.4.1 参数设置和网格无关性检验 |
7.4.2 宏观气固流动 |
7.4.3 颗粒温度分布 |
7.4.4 颗粒温度演变 |
7.4.5 旋风分离器的磨损 |
7.5 本章小结 |
参考文献 |
第8章 流化床内生物质气化的CFD-DEM模拟研究 |
8.1 引言 |
8.2 反应模型 |
8.2.1 蒸发 |
8.2.2 热解 |
8.2.3 气化 |
8.2.4 燃烧 |
8.3 模型验证 |
8.4 参数敏感性分析 |
8.5 模拟工况 |
8.6 粒径的影响 |
8.7 床温的影响 |
8.8 水蒸气/生物质比的影响 |
8.9 流化风量的影响 |
8.10 释料位置的影响 |
8.11 本章小结 |
参考文献 |
第9章 流化床内生物质气化燃烧的MP-PIC模拟研究 |
9.1 引言 |
9.2 实验室尺度串行流化床生物质气化特性 |
9.2.1 参数设置 |
9.2.2 参数敏感性分析 |
9.2.3 宏观气固流动特性 |
9.2.4 气化反应特性及检验验证 |
9.3 中试尺度循环流化床固废燃烧特性 |
9.3.1 参数设置 |
9.3.2 参数敏感性分析 |
9.3.3 宏观气固流动特性 |
9.3.4 燃烧反应特性 |
9.4 本章小结 |
参考文献 |
第10章 全文总结与展望 |
10.1 全文总结 |
10.2 创新点归纳 |
10.3 工作展望 |
作者简介 |
(5)水泥气力卸船机分离器的设计与研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 课题背景及意义 |
1.1.1 课题的来源 |
1.1.2 课题的研究意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 散体物料运动的研究现状 |
1.2.2 气力卸船机的研究现状 |
1.2.3 气力卸船机分离器的研究现状 |
1.3 课题的主要研究内容 |
1.4 本章小结 |
第二章 气固两相分离特性分析 |
2.1 硅酸盐水泥的物理特性 |
2.2 水泥颗粒力学分析 |
2.2.1 应力状态 |
2.2.2 平衡状态 |
2.3 水泥颗粒受力分析 |
2.3.1 压力梯度力 |
2.3.2 运动曳力 |
2.3.3 重力和浮力 |
2.3.4 沿程损失力 |
2.3.5 其他作用力 |
2.4 本章小结 |
第三章 分离器的数值模拟方法 |
3.1 建立几何模型和网格划分 |
3.2 两相流数值模拟方法 |
3.2.1 颗粒轨迹模型 |
3.2.2 控制方程 |
3.3 参数设置 |
3.3.1 相的设置 |
3.3.2 边界条件的设置 |
3.4 数值求解方法 |
3.5 模型验证方法 |
3.5.1 体积分数结果对比 |
3.5.2 流场稳态性对比 |
3.5.3 轨迹状态对比 |
3.6 本章小结 |
第四章 分离性能影响因素分析与模拟研究 |
4.1 两相分离方式 |
4.1.1 沉降分离 |
4.1.2 离心分离 |
4.1.3 过滤分离 |
4.1.4 分离方式的确定 |
4.2 入口结构的影响 |
4.2.1 入口面积的影响 |
4.2.2 入口形状的影响 |
4.2.3 入口数量的影响 |
4.2.4 入口对称性的影响 |
4.3 筒体结构的影响 |
4.3.1 筒体直径的影响 |
4.3.2 竖直和锥形部分高度比的影响 |
4.3.3 锥形部分倾角的影响 |
4.4 本章小结 |
第五章 分离器的设计 |
5.1 分离器的设计思想 |
5.2 分离器的结构设计 |
5.2.1 入口结构 |
5.2.2 筒体结构 |
5.2.3 排气管结构 |
5.2.4 其他结构 |
5.3 分离器工作性能考察 |
5.3.1 分离效率 |
5.3.2 流场稳定性 |
5.3.3 流场运动轨迹 |
5.4 搭建实验平台 |
5.5 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 本文总结 |
6.2 展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况 |
(6)高含硫气田沉积硫颗粒螺旋分离模拟研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景、目的及意义 |
1.1.1 研究背景 |
1.1.2 论文的研究目的和意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 国外研究和发展状况 |
1.2.2 国内研究和发展状况 |
1.3 主要研究内容 |
1.3.1 气、液、固三相分离工艺流程确定 |
1.3.2 气、液、固三相分离数值建模及初级旋分器流场模拟 |
1.3.3 组合式深度捕硫二级旋流分离器布局优化模拟 |
1.3.4 水-沉积硫沉降分离特性模拟 |
1.4 技术路线和论文组织结构 |
第2章 分离工艺和实验材料物性研究 |
2.1 高含硫气田气液固分离方案选择 |
2.1.1 重力场沉降分离 |
2.1.2 旋流场离心分离 |
2.1.3 气-液-固分离方案的确定 |
2.2 气-液-固三级除硫工艺流程 |
2.3 高压天然气混合物介质物性表征分析 |
2.3.1 多组分高压天然气物性计算 |
2.3.2 典型物性参数确定 |
2.4 本章小结 |
第3章 初级螺旋流场分离器的模拟与优化设计研究 |
3.1 一级旋流分离器模拟与结构优化 |
3.1.1 一级旋流分离器主体参数确定 |
3.1.2 数值模型的建立 |
3.1.3 一级分离器结构优化模拟结果分析 |
3.2 一级分离器适应性分析 |
3.2.1 压力变化对分离效果的影响 |
3.2.2 气体流量对分离效果的影响 |
3.2.3 水处理量对分离效果的影响 |
3.2.4 温度变化对分离效果的影响 |
3.2.5 固体处理量对分离效果影响 |
3.2.6 溢流出口含液率分析 |
3.2.7 低压集输阶段分离效果 |
3.3 本章小结 |
第4章 组合式深度捕硫二级旋流分离优化研究 |
4.1 气-液-固二级旋流分离方案选择 |
4.1.1 分配器结构优选 |
4.1.2 分配器结构的确定 |
4.2 二级分离器设计与结构优化 |
4.2.1 分离器结构设计 |
4.2.2 二级旋风分离器结构优化 |
4.2.3 二级旋风分离器流场分析 |
4.3 二级分离器适应性分析 |
4.3.1 气体处理量对二级分离器分离效率的影响 |
4.3.2 压力变化对二级分离器分离效率的影响 |
4.3.3 一级分离器固体颗粒分离效率对二级分离器分离效率的影响 |
4.3.4 二级旋风分离器气液分离效率模拟 |
4.4 本章小结 |
第5章 水-沉积硫沉降分离特性模拟研究 |
5.1 液固分离模拟研究 |
5.1.1 液固分离工艺方案 |
5.1.2 液固分离器关键尺寸设计 |
5.1.3 几何模型绘制和网格划分 |
5.2 螺旋输送数值模型 |
5.2.1 模型的选择 |
5.2.2 求解参数设置 |
5.2.3 模拟结果分析 |
5.3 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
硕士攻读期间成果论文情况 |
致谢 |
(7)旋风分离器内气固两相流的数值模拟分析及优化(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 旋风分离器概述 |
1.2.1 旋风分离器的工作原理 |
1.2.2 旋风分离器的发展 |
1.2.3 旋风分离器的分离理论 |
1.3 气固两相流的数值模拟方法研究进展 |
1.3.1 不同曳力系数修正的经验关联式 |
1.3.2 基于结构的修正方法 |
1.3.3 过滤型双流体模型 |
1.3.4 介尺度模型 |
1.4 本文研究的旋风分离器结构 |
第2章 旋风分离器数值模拟计算方法 |
2.1 气体相的数值模拟计算方法 |
2.1.1 湍流模型 |
2.1.2 方程组的离散和差分格式的选择 |
2.1.3 压力插补格式 |
2.1.4 压力与速度的耦合 |
2.2 气固两相的数值模拟计算方法 |
2.2.1 单颗粒运动控制方程 |
2.2.2 颗粒随机轨迹模型 |
2.2.3 积分时间的确定 |
2.2.4 气体相和颗粒相的相互作用 |
2.2.5 颗粒相与壁面间的作用 |
2.3 基本守恒方程组的建立 |
第3章 旋风分离器气相流场的模拟研究 |
3.1 模型建立及参数设置 |
3.1.1 几何模型的建立和网格的划分 |
3.1.2 边界条件 |
3.1.3 计算结果可靠性验证 |
3.2 气相流速度场分布规律 |
3.2.1 总体速度分布 |
3.2.2 切向速度分析 |
3.2.3 轴向速度分布 |
3.3 气相流压力场分布规律 |
3.3.1 总压分布 |
3.3.2 静压分布 |
3.3.3 动压分布 |
3.4 本章小结 |
第4章 旋风分离器气固两相流场的模拟研究 |
4.1 参数设置 |
4.1.1 设置材料及物性 |
4.1.2 设置两相边界条件 |
4.2 单颗粒运动轨迹 |
4.3 颗粒组运动轨迹 |
4.4 压降及分离性能 |
4.4.1 压降 |
4.4.2 分离性能 |
4.5 操作参数对分离性能的影响 |
4.5.1 入口速度 |
4.5.2 入口浓度 |
4.6 本章小结 |
第5章 旋风分离器的结构优化 |
5.1 排气管直径的优化 |
5.2 排气管插入深度的优化 |
5.3 筒体圆柱段长度的优化 |
5.4 本章小结 |
第6章 结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间取得的学术成果 |
致谢 |
(8)旋风分离器升气管外壁颗粒沉积及分离器性能的研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
创新点 |
引言 |
第1章 文献综述 |
1.1 重油催化裂化顶旋结焦问题研究综述 |
1.1.1 RFCC工艺 |
1.1.2 结焦问题及危害 |
1.1.3 顶旋升气管外壁结焦机理及过程分析 |
1.1.4 顶旋防结焦措施研究进展 |
1.2 粗糙壁面对分离性能和颗粒沉积的影响 |
1.2.1 分离器粗糙壁面的形成 |
1.2.2 壁面粗糙度对分离器分离性能和流场的影响 |
1.2.3 粗糙壁面对颗粒沉积的影响 |
1.3 文献综述小结 |
1.4 本文研究任务 |
第2章 壁面粗糙度对旋风分离器升气管外壁颗粒沉积的影响 |
2.1 升气管外壁颗粒沉积实验 |
2.1.1 实验装置 |
2.1.2 实验粉料 |
2.1.3 实验方法 |
2.1.4 实验结果 |
2.2 升气管外壁颗粒沉积的模拟与分析 |
2.2.1 气固相运动的数值模拟方法 |
2.2.2 边界条件和网格划分 |
2.2.3 模拟结果的可靠性验证 |
2.2.4 模拟结果与讨论 |
2.3 粗糙壁面对粒子向升气管外壁沉积过程的影响 |
2.4 本章小结 |
第3章 壁面粗糙度对分离器分离性能影响的研究 |
3.1 边壁粗糙度影响分离器性能的实验研究 |
3.1.1 实验装置与实验方法 |
3.1.2 实验结果与分析 |
3.2 粗糙度对分离器流场影响的数值模拟研究 |
3.2.1 计算模型与计算方法 |
3.2.2 边界条件与网格划分 |
3.2.3 模拟结果的可靠性验证 |
3.2.4 模拟结果与分析 |
3.3 粗糙度对D900分离器流场影响 |
3.3.1 切向速度 |
3.3.2 轴向速度 |
3.3.3 径向速度 |
3.3.4 旋涡尾端 |
3.3.5 粗糙度对颗粒运动轨迹的影响 |
3.4 基于边壁粗糙度修正的压降计算模型研究 |
3.4.1 现有压降计算模型预测 |
3.4.2 纯气流压降计算模型的修正 |
3.5 本章小结 |
第4章 旋流板分离器升气管外壁颗粒沉积的研究 |
4.1 旋流板分离器的设计 |
4.1.1 旋流板结构及其分离原理 |
4.1.2 旋流板结构的设计 |
4.2 旋流板分离器的数值模拟与分析 |
4.2.1 几何模型和计算方法 |
4.2.2 模拟结果的可靠性验证 |
4.2.3 模拟结果与讨论 |
4.3 升气管外壁颗粒沉积的实验验证 |
4.3.1 实验装置及实验方法 |
4.3.2 实验结果与分析 |
4.4 旋流板分离器升气管插深影响 |
4.4.1 压降和分离效率 |
4.4.2 升气管外壁颗粒沉积情况 |
4.5 双程旋流板分离器抑制结焦的研究 |
4.5.1 双程旋流板设计 |
4.5.2 环形空间流场分析 |
4.5.3 分离空间流场分析 |
4.5.4 双程旋流板分离器分离性能 |
4.5.5 旋流板分离器升气管外壁颗粒沉积的预测 |
4.6 旋流板分离器对气固流动的控制规律探讨 |
4.7 本章小结 |
第5章 升气管开缝对抑制颗粒沉积影响的研究 |
5.1 开缝升气管的设计 |
5.2 分离器性能及升气管外壁颗粒沉积实验研究 |
5.2.1 实验装置及实验方法 |
5.2.2 实验结果与分析 |
5.3 开缝升气管结构优化 |
5.3.1 顶灰环的形成及危害 |
5.3.2 抑制顶灰环的开缝升气管优化 |
5.3.3 抑制顶灰环开缝升气管分离性能实验和颗粒沉积特点 |
5.4 开缝升气管分离器的数值模拟与分析 |
5.4.1 几何模型和计算方法 |
5.4.2 模拟结果与讨论 |
5.5 开缝升气管对气固流动控制机制探讨 |
5.5.1 开缝升气管对环形空间流场控制探讨 |
5.5.2 开缝升气管对分离空间流场控制探讨 |
5.6 开缝升气管分离器纯气流压降计算方法 |
5.6.1 开缝升气管分离器压降组成 |
5.6.2 纯气流进口膨胀损失?pin |
5.6.3 纯气流急剧转弯进入缝隙的局部阻力损失?pslot |
5.6.4 纯气流出口收缩损失?pcon |
5.6.5 纯气流旋流损失?psw |
5.6.6 升气管内纯气流动能耗散?pdis |
5.6.7 计算值与实验值的对比 |
5.7 本章小结 |
第6章 D900升气管开缝对抑制颗粒沉积的研究 |
6.1 直筒开缝升气管结构 |
6.2 分离器性能及升气管外壁颗粒沉积试验研究 |
6.2.1 试验装置及试验方法 |
6.2.2 实验结果与分析 |
6.3 开缝升气管分离器的数值模拟与分析 |
6.3.1 几何模型和计算方法 |
6.3.2 模拟结果与讨论 |
6.4 本章小结 |
第7章 结论与展望 |
7.1 主要结论 |
7.2 下一步工作 |
参考文献 |
附录 A 主要符号表 |
附录 B 数值模拟计算模型 |
附录 C 升气管外壁沉积的颗粒数及粒径 |
附录 D 测量仪器 |
致谢 |
个人简历、在学期间发表的学术论文及研究成果 |
学位论文数据集 |
(9)提升管SVQS系统封闭罩内气固流动特性的实验研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
引言 |
第1章 文献综述 |
1.1 提升管末端快速分离结构研究进展 |
1.1.1 国外快分技术的结构与特点 |
1.1.2 国内新型快分技术的结构与特点 |
1.2 气固两相分离器旋流场研究现状 |
1.2.1 旋流场的实验研究 |
1.2.2 旋流场的数值模拟研究 |
1.3 论文研究内容 |
第2章 实验内容 |
2.1 试验装置及流程 |
2.1.1 实验装置 |
2.2 实验介质与操作条件 |
2.2.1 试验介质 |
2.2.2 操作条件 |
2.3 测点布置 |
2.4 测量方法及仪器 |
2.4.1 表观气速的测定 |
2.4.2 颗粒循环强度的测定 |
2.4.3 封闭罩内颗粒浓度的测量 |
2.4.4 封闭罩内气体浓度测量 |
第3章 SVQS系统封闭罩内近壁处的颗粒宏观流动特性 |
3.1 测量方法 |
3.2 轴向高度对旋流带流动特性的影响 |
3.2.1 轴向高度对旋流带运动方向角度的影响 |
3.2.2 轴向高度对旋流带宽度的影响 |
3.2.3 轴向高度对旋流带间距的影响 |
3.3 颗粒循环强度对旋流带流动特性的影响 |
3.3.1 颗粒循环强度对旋流带运动方向角度的影响 |
3.3.2 颗粒循环强度对旋流带宽度的影响 |
3.3.3 颗粒循环强度对旋流带间距的影响 |
3.4 提升管操作气速对旋流带流动特性的影响 |
3.4.1 提升管气速对旋流带运动方向角度的影响 |
3.4.2 提升管气速对旋流带宽度的影响 |
3.4.3 提升管气速对旋流带间距的影响 |
3.5 本章小结 |
第4章 提升管SVQS系统封闭罩内的颗粒浓度分布 |
4.1 封闭罩内颗粒局部浓度径向分布 |
4.1.1 颗粒循环强度不同时的颗粒局部浓度径向分布 |
4.1.2 提升管气速不同时的颗粒局部浓度径向分布 |
4.2 封闭罩内截面平均颗粒浓度的轴向分布 |
4.2.1 截面平均颗粒浓度的计算方法 |
4.2.2 颗粒循环强度对截面平均颗粒浓度轴向分布的影响 |
4.2.3 提升管气速对截面平均颗粒浓度轴向分布的影响 |
4.3 封闭罩内颗粒局部浓度的轴向分布规律 |
4.3.1 颗粒循环强度不同时的颗粒局部浓度轴向分布对比 |
4.3.2 提升管气速不同时的颗粒局部浓度轴向分布对比 |
4.4 本章小结 |
第5章 SVQS系统封闭罩内提升管气体浓度分布的实验研究 |
5.1 测量方法 |
5.2 无颗粒循环时的提升管气体浓度分布 |
5.2.1 汽提气速对提升管气体局部浓度径向分布的影响 |
5.2.2 提升管气速对提升管气体局部浓度径向分布的影响 |
5.2.3 轴向高度对提升管气体局部浓度径向分布的影响 |
5.2.4 汽提气速对提升管气体截面平均浓度轴向分布的影响 |
5.2.5 提升管气速对提升管气体截面平均浓度轴向分布的影响 |
5.3 有颗粒循环时的封闭罩内提升管气体的浓度分布规律 |
5.3.1 轴向高度不同时的提升管气体局部浓度径向分布对比 |
5.3.2 提升管气速不同时的提升管气体局部浓度径向分布对比 |
5.3.3 汽提气速不同时的提升管气体局部浓度径向分布对比 |
5.3.4 颗粒循环强度不同时的提升管气体局部浓度径向分布对比 |
5.3.5 提升管气速不同时的提升管气体截面平均浓度轴向分布对比 |
5.3.6 汽提气速不同时的提升管气体截面平均浓度轴向分布对比 |
5.3.7 颗粒循环强度不同时的提升管气体截面平均浓度轴向分布对比 |
5.4 本章小结 |
第6章 封闭罩内不同轴向位置的提升管气体引出量的研究 |
6.1 研究方法 |
6.2 无颗粒循环时的封闭罩内的提升管气体引出率 |
6.2.1 汽提气速对提升管气体引出率的影响 |
6.2.2 提升管气速对提升管气体引出率的影响 |
6.3 有颗粒循环时的封闭罩内的提升管气体引出率 |
6.3.1 汽提气速对提升管气体引出率的影响 |
6.3.2 提升管气速对提升管气体引出率的影响 |
6.3.3 颗粒循环强度对提升管气体引出率的影响 |
6.4 本章小结 |
第7章 结论 |
符号说明 |
参考文献 |
致谢 |
个人简历及发表的学术论文 |
(10)流花油田FPSO生产水处理方法及效率评价技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究的目的与意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 生产水处理技术的研究现状 |
1.2.2 水力旋流器的研究进展 |
1.2.3 水力旋流器内油滴动力学研究现状 |
1.2.4 微孔管气泡生成研究现状 |
1.2.5 气浮选撇油装置研究现状 |
1.3 本文的研究内容与技术线路 |
1.3.1 本文的研究内容 |
1.3.2 本文的技术路线 |
1.4 本文的创新点 |
第2章 流花油田生产水处理工艺与流体特性 |
2.1 流花油田FPSO现状 |
2.1.1 流花油田的工艺流程 |
2.1.2 流花油田流体物性 |
2.1.3 主要设备参数 |
2.1.4 现场实验分析 |
2.2 油包水型乳状液黏度实验分析及模型建立 |
2.2.1 现有油包水型乳状液黏度预测模型 |
2.2.2 油包水型乳状液的配制 |
2.2.3 影响因素分析 |
2.2.4 黏度预测模型的建立与评价 |
2.3 水包油型乳状液黏度实验分析及模型建立 |
2.3.1 现有水包油型乳状液黏度预测模型 |
2.3.2 水包油型乳状液的配制 |
2.3.3 影响因素分析 |
2.3.4 黏度预测模型的建立与评价 |
2.4 水包油乳状液微观特性分析实验 |
2.5 本章小结 |
第3章 水力旋流器中油水两相分离模型 |
3.1 水力旋流器油水两相分离理论计算模型 |
3.1.1 水力旋流器内的流动模式 |
3.1.2 水力旋流器的径向受力分析 |
3.1.3 水力旋流器的分离效率理论模型的建立 |
3.1.4 水力旋流器的分离效率理论模型的评价 |
3.2 水力旋流器油水两相分离数值计算模型 |
3.2.1 数值计算模型 |
3.2.2 数值求解方法 |
3.2.3 网格无关性验证 |
3.2.4 结果验证 |
3.3 本章小结 |
第4章 水力旋流器中油滴分离模型 |
4.1 水力旋流器中油滴的动力学模型 |
4.1.1 群体平衡模型 |
4.1.2 现有的破裂模型 |
4.1.3 现有的聚并模型 |
4.1.4 数值求解方法 |
4.2 水力旋流器中油滴的变形与破裂 |
4.2.1 油滴的变形 |
4.2.2 油滴的破裂 |
4.3 水力旋流器中油滴间的聚并 |
4.3.1 油滴间的碰撞频率 |
4.3.2 油滴间的聚并效率 |
4.4 模型评价与校核 |
4.4.1 破裂模型的校核 |
4.4.2 整体模型的校核 |
4.5 水力旋流器内流场特性 |
4.5.1 速度场 |
4.5.2 压力场 |
4.5.3 湍流场 |
4.5.4 浓度场 |
4.5.5 油滴粒径分布 |
4.6 水力旋流器分离效率影响因素分析 |
4.6.1 入口流量的影响 |
4.6.2 分流比的影响 |
4.6.3 入口含油率和油滴粒径的影响 |
4.6.4 入口形状的影响 |
4.6.5 溢流口直径和柱段长度的影响 |
4.6.6 锥角角度的影响 |
4.6.7 尾管段直径和长度的影响 |
4.7 本章小结 |
第5章 微孔管气泡生成理论模型 |
5.1 气泡生成的物理模型 |
5.2 气泡生成的数学模型 |
5.2.1 受力分析 |
5.2.2 脱离准则 |
5.3 模型验证 |
5.4 气泡生成尺寸的影响因素分析 |
5.4.1 液流运动方向的影响 |
5.4.2 小孔孔径与液体黏度的影响 |
5.4.3 压差与气液比的影响 |
5.5 本章小结 |
第6章 气浮撇油罐除油分析模型 |
6.1 数值计算模型的建立 |
6.1.1 控制方程 |
6.1.2 湍流模型 |
6.2 气泡与油滴的相互作用 |
6.2.1 油滴与气泡的碰撞作用 |
6.2.2 油滴与气泡的黏附作用 |
6.2.3 油滴与气泡的脱附作用 |
6.2.4 扩散作用 |
6.3 数值求解方法与网格划分 |
6.3.1 数值求解方法 |
6.3.2 网格无关性验证 |
6.4 结果讨论 |
6.4.1 碰撞模型的比较与验证 |
6.4.2 气泡粒径分布特点 |
6.5 气浮撇油罐分离效率影响因素的分析 |
6.5.1 温度的影响 |
6.5.2 气泡粒径与充气量的影响 |
6.5.3 油滴粒径与油滴浓度的影响 |
6.5.4 回流比的影响 |
6.6 本章小结 |
第7章 流花油田FPSO生产水处理效率评价 |
7.1 现有生产水处理系统的处理能力的评价 |
7.2 现有生产水处理系统的最大处理能力的评价 |
7.2.1 现有生产水处理系统的最优操作参数 |
7.2.2 现有生产水处理系统的最大处理能力 |
7.3 现有生产水处理系统的改进 |
7.3.1 水力旋流器的改进 |
7.3.2 气浮撇油罐的改进 |
7.3.3 改进后的生产水处理系统的处理能力的评价 |
7.4 流花油田生产水处理系统运行与维护 |
7.5 本章小结 |
第8章 结论与展望 |
8.1 结论 |
8.2 研究展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 |
攻读博士学位期间发表的论文及科研成果 |
所发表的学术论文 |
软件着作权与专利 |
参与的科研项目 |
获奖情况 |
四、旋风分离器内气固分离模型的研究进展(论文参考文献)
- [1]电厂烟气钙基捕碳间接加热工艺系统及碳化器内气固流动规律研究[D]. 杨轩. 青岛科技大学, 2021(02)
- [2]旋风分离器内短路流的流动特征与形成机理研究[D]. 王晨雯. 兰州大学, 2020(01)
- [3]一种轴流式粒子分离器的数值模拟与试验研究[D]. 毛衍钦. 南京航空航天大学, 2020(07)
- [4]流化床内稠密气固两相反应流的欧拉-拉格朗日数值模拟研究[D]. 王帅. 浙江大学, 2019(04)
- [5]水泥气力卸船机分离器的设计与研究[D]. 许胜涛. 合肥工业大学, 2019(01)
- [6]高含硫气田沉积硫颗粒螺旋分离模拟研究[D]. 田斌. 中国石油大学(华东), 2018(09)
- [7]旋风分离器内气固两相流的数值模拟分析及优化[D]. 杜佳庆. 中国石油大学(华东), 2018(09)
- [8]旋风分离器升气管外壁颗粒沉积及分离器性能的研究[D]. 周发戚. 中国石油大学(北京), 2018(05)
- [9]提升管SVQS系统封闭罩内气固流动特性的实验研究[D]. 皮良尧. 中国石油大学(北京), 2018(01)
- [10]流花油田FPSO生产水处理方法及效率评价技术研究[D]. 黄茜. 西南石油大学, 2017(05)