本文關(guān)鍵詞：催化裂化裝置旋風分離器內(nèi)流場數(shù)值模擬及優(yōu)化設(shè)計研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著國防工業(yè)、交通運輸業(yè)等部門的迅猛發(fā)展,對輕質(zhì)油品的需求量和產(chǎn)品的質(zhì)量要求也不斷升高。催化裂化加工工藝就是國內(nèi)外煉油廠中用來改善原油的加工深度以及得到高品質(zhì)輕質(zhì)油的一種極為有效工藝流程。而在催化裂化加工工藝中一個重要的設(shè)備就是旋風分離器。它是用來將油氣中所含的催化劑進行分離回收,以提供循環(huán)利用,并且可以保證后續(xù)工序的正常進行的設(shè)備。對于旋風分離器的研究,在過去主要集中在理論研究和實驗的方法來開展的,然而理論研究結(jié)合實驗的方法周期比較長。近些年伴隨著計算流體力學的發(fā)展,在理論分析和實驗研究的基礎(chǔ)上,通過計算機模擬來實現(xiàn)對旋風分離器內(nèi)部流動細節(jié)的研究和結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計,具有重要的應(yīng)用價值。本文采用CFD的手段對催化裂化裝置中旋風分離器內(nèi)部流場結(jié)構(gòu)進行模擬研究,深入了解其內(nèi)部氣相流場特性和氣固兩相流特性,模擬研究了在不同工況下顆粒的分級效率和壓力損失等性能,考慮操作參數(shù)與結(jié)構(gòu)參數(shù)對其性能的影響,并進行結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計研究,以得到一個適合工作條件下,高分離效率,低壓降損失的優(yōu)化結(jié)構(gòu)。首先,運用RSM湍流模型對催化裂化裝置中工作下的旋風分離器內(nèi)部氣相流場進行數(shù)值計算,得出內(nèi)部流動呈現(xiàn)雙旋流的特點,并進一步分析內(nèi)部湍動能的分布和壓力的分布規(guī)律。其次,在已知氣相流場的基礎(chǔ)上,運用DPM模型對顆粒的運動軌跡進行模擬計算,深入研究氣固兩相流的運動規(guī)律。并得出小粒徑的旋轉(zhuǎn)螺距較小,顆粒運動具有很大的隨機性,大直徑顆粒,旋轉(zhuǎn)的螺距很大,很快就被捕獲。不同的位置入射,下端面入射的粒子最不容易被底流口捕獲。最后,研究氣流的入口速度以及催化劑顆粒的直徑對分離性能的影響規(guī)律。并進行結(jié)構(gòu)改進研究,分析具有渦殼式入口結(jié)構(gòu)以及錐形排氣管結(jié)構(gòu)的分離特性,并得出各參數(shù)之間的相互關(guān)系。排氣管下口直徑為R=300mm的旋風分離器具有最高的分離效率,壓力損失居中,屬于最優(yōu)的尺寸。
【關(guān)鍵詞】：催化裂化裝置 旋風分離器 數(shù)值模擬 氣固兩相流 分離性能
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TE96
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-17
• 1.1 課題的背景及研究意義9-10
• 1.2 旋風分離器的基本原理10-12
• 1.2.1 旋風分離器的分離過程10-11
• 1.2.2 旋風分離器的分離原理11-12
• 1.3 旋風分離器研究現(xiàn)狀12-15
• 1.3.1 國外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀14-15
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容15-17
• 第2章 旋風分離器數(shù)值計算方法研究17-30
• 2.1 引言17
• 2.2 計算流體力學基本理論17-19
• 2.2.1 CFD概述17-18
• 2.2.2 FLUENT簡介18-19
• 2.3 單氣相數(shù)值模擬計算方法研究19-25
• 2.3.1 控制方程19-20
• 2.3.2 湍流模型20-23
• 2.3.3 離散格式23-24
• 2.3.4 壓力插補格式24
• 2.3.5 壓力與速度耦合24-25
• 2.4 氣固兩相數(shù)值模擬計算方法研究25-28
• 2.4.1 離散相模型概述25-26
• 2.4.2 單顆粒運動控制方程26-27
• 2.4.3 顆粒隨機軌道模型27-28
• 2.4.4 氣固兩相相互作用28
• 2.5 旋風分離器的效率28-29
• 2.6 本章小結(jié)29-30
• 第3章 旋風分離器內(nèi)氣相流場數(shù)值模擬研究30-46
• 3.1 引言30
• 3.2 模型建立及參數(shù)設(shè)置30-33
• 3.2.1 旋風分離器計算幾何模型30-31
• 3.2.2 三維計算域網(wǎng)格劃分31-32
• 3.2.3 邊界條件的選取32-33
• 3.3 氣相流場速度分布33-41
• 3.3.1 切向速度分布規(guī)律37-38
• 3.3.2 軸向速度分布規(guī)律38-40
• 3.3.3 徑向速度分布規(guī)律40-41
• 3.4 湍動能分布規(guī)律41
• 3.5 旋風分離器內(nèi)壓力分布規(guī)律41-44
• 3.6 本章小結(jié)44-46
• 第4章 旋風分離器氣固兩相流數(shù)值模擬研究46-59
• 4.1 引言46
• 4.2 兩相流計算模型與方法46-48
• 4.2.1 計算模型46
• 4.2.2 顆粒物性46-47
• 4.2.3 邊界條件設(shè)定47
• 4.2.4 分離效率47-48
• 4.3 顆粒運動軌跡研究48-53
• 4.4 操作參數(shù)對分離效率的影響53-57
• 4.4.1 入口速度對分離性能的影響53-56
• 4.4.2 顆粒粒徑對分離性能的影響56-57
• 4.5 本章小結(jié)57-59
• 第5章 旋風分離器結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計研究59-68
• 5.1 引言59
• 5.2 渦殼式入口旋風分離器59-62
• 5.2.1 幾何結(jié)構(gòu)59-60
• 5.2.2 分離性能分析60-62
• 5.3 錐形排氣管旋風分離器62-64
• 5.3.1 幾何結(jié)構(gòu)62-63
• 5.3.2 分離性能分析63-64
• 5.4 排氣管不同下口直徑性能比較64-67
• 5.4.1 幾何結(jié)構(gòu)64-65
• 5.4.2 性能對比分析65-67
• 5.5 本章小結(jié)67-68
• 結(jié)論68-70
• 參考文獻70-75
• 致謝75

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