為進(jìn)行噴霧汽化器內(nèi)多相流動(dòng)和汽化效率的優(yōu)化研究,基于計(jì)算流體力學(xué)（CFD）方法,對(duì)高沸點(diǎn)的碳酸乙烯酯（EC）液體在富氫氣體中的混合和汽化過(guò)程進(jìn)行了三維數(shù)值模擬。結(jié)果顯示,汽化器內(nèi)按流型可分為回流過(guò)渡區(qū)和管流區(qū),其軸向分界點(diǎn)可通過(guò)計(jì)算氣相介質(zhì)中徑向溫差或噴霧介質(zhì)徑向濃差隨軸向距離變化率的最大值求得;通過(guò)優(yōu)化管流區(qū)結(jié)構(gòu)可增大汽化效率,同時(shí)減小汽化器高度。當(dāng)氣體初始溫度為220℃時(shí),回流過(guò)渡區(qū)占整個(gè)汽化容積的40%,其中的EC汽化量占汽化器總汽化量的83%,回流過(guò)渡區(qū)單位汽化容積的汽化效率約為管流區(qū)相應(yīng)效率的7.3倍。對(duì)占汽化器有效容積60%的管流區(qū)進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化后,顯著增大了汽化效率,可因此縮減汽化器高度約22%。 

【文章來(lái)源】：天然氣化工（C1化學(xué)與化工）. 2020,45(05)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：6 頁(yè)

【部分圖文】：

汽化器物理模型

因汽化器的結(jié)構(gòu)具有軸對(duì)稱性，以整體結(jié)構(gòu)的1/4體積進(jìn)行建模。將氣體進(jìn)口分布器簡(jiǎn)化為一塊擋板，為了防止氣體攜帶液滴顆粒直接離開(kāi)汽化器，在氣體出口上方100 mm處增加一塊擋板，進(jìn)出口擋板直徑為300 mm。建立六面體網(wǎng)格，在氣體分布器、噴嘴及出口區(qū)域等梯度變化較大處進(jìn)行網(wǎng)格加密，計(jì)算模型如圖2所示，以進(jìn)口擋板中心為原點(diǎn)。氣體進(jìn)口為Mass-Flow-Inlet，氣體出口為PressureOutlet，入口分布器和出口擋板為Wall；氣體進(jìn)出口的DPM顆粒邊界為Escape，氣體分布器和出口擋板的DPM顆粒邊界為Reflect，其他Wall邊界的DPM顆粒邊界為Trap；操作壓力為3 MPa，重力與z軸負(fù)方向一致。噴嘴類型為Solid-Cone，霧化角為80°。求解時(shí)，先進(jìn)行連續(xù)相計(jì)算，待收斂后再加入離散相液滴進(jìn)行兩相耦合計(jì)算。

進(jìn)口氣體初始溫度T0=220℃時(shí)，不同軸向位置的氣相速度分布如圖3，可知噴嘴近端的z=-500 mm和接近出口的z=-3000 mm處，兩個(gè)精度的網(wǎng)格結(jié)果具有良好的一致性。圖4為EC噴霧液滴的汽化時(shí)間，可知在兩個(gè)網(wǎng)格精度下，粒徑變化與汽化時(shí)間吻合良好，因此，采用網(wǎng)格1即可達(dá)到網(wǎng)格無(wú)關(guān)性要求。后續(xù)研究均采用網(wǎng)格1進(jìn)行計(jì)算。圖4 EC噴霧液滴汽化時(shí)間

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號(hào)：3086790