本文關(guān)鍵詞：石油焦高壓密相氣力輸送過(guò)程的數(shù)值模擬研究　出處：《西南石油大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 石油焦顆粒 氣力輸送 管道堵塞 流動(dòng)特性 壓降規(guī)律

【摘要】：石油焦氣化制氫是高效、清潔利用石油焦的一種新型技術(shù),而石油焦高壓密相氣力輸送是該技術(shù)中的關(guān)鍵一環(huán)。石油焦高壓密相氣力輸送過(guò)程中固相顆粒濃度高,運(yùn)動(dòng)狀態(tài)復(fù)雜,對(duì)其流動(dòng)規(guī)律了解并不是十分清楚。同時(shí)由于缺乏可靠的理論依據(jù)作指導(dǎo),在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中,氣輸管道內(nèi)的堵塞現(xiàn)象經(jīng)常出現(xiàn)。為了有效預(yù)防與解決實(shí)際石油焦顆粒輸送過(guò)程中管道內(nèi)的堵塞問(wèn)題,有必要對(duì)其輸送過(guò)程中管內(nèi)流體的流動(dòng)特性展開研究。本文運(yùn)用理論分析與數(shù)值仿真相結(jié)合的研究方法,對(duì)不同工況下水平管、豎直管和彎管中氣固兩相流的速度分布、濃度分布、最佳經(jīng)濟(jì)速度以及壓力降的變化規(guī)律展開研究。根據(jù)計(jì)算結(jié)果提出相應(yīng)的預(yù)防措施以及解決堵管的方案,為石油焦氣力輸送系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)。本文研究的內(nèi)容有:首先對(duì)管道中石油焦顆粒的受力進(jìn)行分析,并在歐拉模型的基礎(chǔ)上,運(yùn)用顆粒動(dòng)力學(xué)理論,建立了適用于石油焦密相氣輸過(guò)程的數(shù)學(xué)模型。該模型考慮了石油焦顆粒間的碰撞與摩擦,同時(shí)也考慮了顆粒與管壁之間的摩擦。其次,對(duì)水平管石油焦高壓密相氣輸過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值仿真,掌握了水平管中氣固兩相的速度分布、顆粒濃度分布以及壓降規(guī)律。分析了表觀氣速、石油焦顆粒直徑、輸送介質(zhì)以及顆粒質(zhì)量流量對(duì)水平管內(nèi)氣固兩相速度、濃度分布以及壓力降的影響;探討了顆粒質(zhì)量流量及顆粒直徑對(duì)水平管壓降規(guī)律的影響。結(jié)果表明:由于重力作用,水平管中石油焦顆粒的流動(dòng)形態(tài)為典型的非均相懸浮流動(dòng),顆粒在管底形成沉積層導(dǎo)致管內(nèi)氣固兩相濃度分布的不均勻性非常顯著;管內(nèi)壓力損失隨著表觀氣速先增大后減小,且針對(duì)特定的質(zhì)量流量,存在一個(gè)使管內(nèi)壓降達(dá)到最小的最佳經(jīng)濟(jì)輸送氣速。再次,通過(guò)建立垂直向上一體化管道,分別分析了垂直管段以及彎管中氣固兩相的流動(dòng)特性以及壓降規(guī)律,以及輸送介質(zhì)、顆粒直徑、彎管曲率半徑等對(duì)輸送過(guò)程的影響。結(jié)果顯示:垂直管中氣固兩相的速度與濃度均呈對(duì)稱分布,且石油焦顆粒體積分?jǐn)?shù)的最高值并非出現(xiàn)在管道中心而是出現(xiàn)在y/R=0.8附近;同時(shí)垂直管中針對(duì)特定的顆粒質(zhì)量流量也存在一個(gè)最佳經(jīng)濟(jì)速度,且通過(guò)比較可知,相同條件下水平管中壓降與最佳經(jīng)濟(jì)速度均小于豎直管;在彎管中,由于離心力作用,石油焦顆粒向彎管外側(cè)發(fā)生堆積,且該堆積現(xiàn)象在超過(guò)彎管45°面后發(fā)生的尤為明顯,并且顆粒在經(jīng)過(guò)彎管45°面后速度急劇下降,管內(nèi)能量損失加劇,通過(guò)分析可知當(dāng)彎管曲率半徑越小時(shí)這種現(xiàn)象越明顯。最后,通過(guò)對(duì)前面計(jì)算結(jié)果的分析,提出了一種彎管結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì),并通過(guò)數(shù)值模擬驗(yàn)證了該結(jié)構(gòu)的有效性。
[Abstract]:Gasification of petroleum coke to produce hydrogen is a new technology for efficient and clean utilization of petroleum coke. The high pressure dense phase pneumatic transportation of petroleum coke is a key link in this technology. The solid phase particle concentration is high and the movement state is complex in the process of high pressure dense phase pneumatic transportation of petroleum coke. It is not very clear to understand its flow law. At the same time, because of the lack of reliable theoretical basis to guide, in the practical application process. In order to effectively prevent and solve the blockage problem in the pipeline during the transportation of petroleum coke particles, the blockage phenomenon often occurs in the gas pipeline. It is necessary to study the flow characteristics of the fluid in the pipe during the transportation process. In this paper, the theoretical analysis and numerical simulation are used to study the horizontal pipe under different working conditions. The velocity distribution, concentration distribution, optimum economic velocity and pressure drop of gas-solid two-phase flow in vertical pipe and curved pipe are studied. According to the calculation results, the corresponding preventive measures and the scheme to solve the blockage are put forward. This paper provides a reference for the design of petroleum coke pneumatic conveying system. The main contents of this paper are as follows: firstly, the stress of petroleum coke particles in pipeline is analyzed, and on the basis of Euler model, particle dynamics theory is used. A mathematical model suitable for petroleum coke dense phase gas transmission process is established. The model takes into account the collision and friction between petroleum coke particles and the friction between particles and pipe wall. Secondly. The numerical simulation of high pressure dense phase gas transmission process of horizontal petroleum coke is carried out, and the velocity distribution, particle concentration distribution and pressure drop of gas-solid two-phase in horizontal pipe are mastered, and the apparent gas velocity and particle diameter of petroleum coke are analyzed. The influence of transport medium and particle mass flow rate on gas-solid two-phase velocity, concentration distribution and pressure drop in horizontal pipe; The effect of particle mass flow rate and particle diameter on the pressure drop of horizontal pipe is discussed. The results show that the flow pattern of petroleum coke particles in horizontal pipe is a typical heterogeneous suspended flow due to the effect of gravity. The formation of sediment layer at the bottom of the pipe leads to the inhomogeneity of gas-solid two-phase concentration distribution in the tube. The pressure loss in the pipe increases first and then decreases with the apparent gas velocity, and for a specific mass flow rate, there exists an optimal economic gas velocity to minimize the pressure drop in the pipe. Thirdly, through the establishment of vertical upward integration pipeline. The characteristics of gas-solid two-phase flow, pressure drop, transport medium and particle diameter in vertical pipe and curved pipe are analyzed respectively. The results show that the velocity and concentration of gas-solid phase in vertical pipe are symmetrically distributed. Moreover, the highest volume fraction of petroleum coke particles does not appear in the center of the pipeline, but in the vicinity of yr / R ~ (0.8). At the same time, there is an optimal economic velocity for the specific particle mass flow in vertical pipe, and the comparison shows that the pressure drop and the optimal economic velocity in horizontal tube are both smaller than vertical tube under the same conditions. Because of centrifugal force, petroleum coke particles pile up to the outer side of the bend pipe, and the accumulation phenomenon is especially obvious after the 45 擄plane of the bend pipe. After passing through 45 擄plane, the velocity of particles decreases sharply and the energy loss in the pipe increases. The phenomenon is more obvious when the curvature radius is smaller. Finally, through the analysis of the results of the previous calculation. An optimal design of the curved pipe structure is presented, and the effectiveness of the structure is verified by numerical simulation.
【學(xué)位授予單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TE626.87

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 金珊,陳世醒,孫杰;原子吸收光譜法測(cè)定石油焦中鎳和鈣含量[J];石油化工;2000年07期

2 于淑賢;石油焦在掃描電鏡下的特征[J];炭素;2000年02期

3 申海平,王新軍,王玉章,劉自賓;國(guó)產(chǎn)石油焦產(chǎn)量、質(zhì)量及市場(chǎng)[J];化工技術(shù)經(jīng)濟(jì);2004年01期

4 馮娜;田原宇;劉芳;安曉熙;;石油焦后處理技術(shù)及其應(yīng)用[J];石油與天然氣化工;2008年02期

5 宋吉利;衛(wèi)曉紅;殷剛;;電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測(cè)定石油焦中鈣、鐵、鎳和釩[J];理化檢驗(yàn)(化學(xué)分冊(cè));2009年08期

6 馬利;吳凡;王文佳;;原子吸收光譜法測(cè)定石油焦中的鐵含量[J];化學(xué)工程師;2010年05期

7 趙爽;;煅燒參數(shù)對(duì)石油焦質(zhì)量的影響[J];材料與冶金學(xué)報(bào);2010年S1期

8 張小芳;肖敏;佘運(yùn)鋼;;煅后石油焦真密度檢測(cè)方法研究[J];中國(guó)石油和化工;2010年12期

9 王平甫;;關(guān)于石油焦的性能和哈磨指數(shù)問(wèn)題的討論[J];炭素技術(shù);2011年02期

10 呂濤;;石油焦煅燒概述及其技術(shù)對(duì)比[J];中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量;2011年03期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 趙爽;;煅燒參數(shù)對(duì)石油焦質(zhì)量的影響[A];《鋁電解槽新型結(jié)構(gòu)新技術(shù)研討會(huì)》論文集[C];2010年

2 孫志興;沈志剛;;柴油機(jī)用石油焦?jié){的制備與研究[A];中國(guó)顆粒學(xué)會(huì)第七屆學(xué)術(shù)年會(huì)暨海峽兩岸顆粒技術(shù)研討會(huì)論文集[C];2010年

3 吳金明;萬(wàn)紅根;孫嘉林;;煅燒石油焦專家配比系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用[A];蘇魯皖贛四省金屬學(xué)會(huì)第十三屆焦化聯(lián)合學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2005年

4 展秀麗;王輔臣;鄒建輝;楊波麗;;石油焦利用及氣化發(fā)展前景[A];上海市化學(xué)化工學(xué)會(huì)2007年度學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要集[C];2007年

5 徐玉成;李安平;朱曉彬;;高硫石油焦作為水泥燃料的應(yīng)用[A];第二屆中國(guó)水泥企業(yè)總工程師論壇暨水泥總工程師聯(lián)合會(huì)年會(huì)論文集[C];2009年

6 劉鑫;展秀麗;周志杰;王輔臣;;熱處理對(duì)石油焦石墨化程度的影響[A];上海市化學(xué)化工學(xué)會(huì)2009年度學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2009年

7 韓利雄;嚴(yán)春杰;諶剛;朱小燕;;中原石油焦的微觀形貌分析[A];第十三屆全國(guó)電子顯微學(xué)會(huì)議論文集[C];2004年

8 湯衛(wèi)國(guó);馬保紅;黃國(guó)偉;;煅燒石油焦儀器法測(cè)定氦氣真比重方法的探討[A];蘇、魯、皖、贛、冀五省金屬學(xué)會(huì)第十五屆焦化學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（下冊(cè)）[C];2010年

9 夏訓(xùn)松;;石油焦篩分及回轉(zhuǎn)窯無(wú)風(fēng)嘴煅燒技術(shù)探討[A];2009（重慶）中西部第二屆有色金屬工業(yè)發(fā)展論壇論文集[C];2009年

10 展秀麗;張婷;劉鑫;徐少特;賈佳;周志杰;王輔臣;;石油焦與褐煤共氣化研究[A];上海市化學(xué)化工學(xué)會(huì)2009年度學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2009年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 馮學(xué)軍;錦州石化前兩月石油焦增收[N];中國(guó)化工報(bào);2008年

2 朱孔文;煅燒石油焦項(xiàng)目將落戶南京化工園[N];中國(guó)化工報(bào);2008年

3 鐘大�！↑S啟明;茂名石化增產(chǎn)低含硫石油焦[N];中國(guó)化工報(bào);2008年

4 鐘大海邋葉秀;茂名石化力解石油焦難銷問(wèn)題[N];中國(guó)化工報(bào);2008年

5 記者 何俊;武石化與中鋁簽訂石油焦購(gòu)銷協(xié)議[N];中國(guó)石化報(bào);2009年

6 記者 符慧;股份公司石油焦統(tǒng)一銷售成功啟動(dòng)[N];中國(guó)石化報(bào);2010年

7 高海峰　梁春光;吉林市高品位石油焦項(xiàng)目一期投產(chǎn)[N];吉林日?qǐng)?bào);2010年

8 本報(bào)記者 李曉輝;進(jìn)口石油焦“價(jià)格倒掛”[N];中國(guó)證券報(bào);2010年

9 單成;石油焦長(zhǎng)約出口實(shí)現(xiàn)突破[N];中國(guó)石化報(bào);2011年

10 記者 姜斌　通訊員 王志順;濱海年產(chǎn)60萬(wàn)噸煅燒石油焦項(xiàng)目投產(chǎn)[N];濰坊日?qǐng)?bào);2011年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前5條

1 劉鑫;熱處理及金屬催化對(duì)石油焦氣化過(guò)程的影響研究[D];華東理工大學(xué);2012年

2 高夫燕;基于石油焦的漿體燃料制備及特性研究[D];浙江大學(xué);2013年

3 展秀麗;石油焦成漿特性及不同添加物對(duì)石油焦氣化反應(yīng)活性的影響研究[D];華東理工大學(xué);2011年

4 Elbager Mohammed Awadalla Edreis;石油焦和生物質(zhì)共氣化動(dòng)力學(xué)研究[D];華中科技大學(xué);2014年

5 陸偉群;工業(yè)CFB鍋爐摻燒高硫石油焦油頁(yè)巖混合燃料的研究[D];華東理工大學(xué);2012年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 何川;高硫石油焦脫硫技術(shù)研究[D];中南大學(xué);2013年

2 董宏靜;石油焦脫雜機(jī)理及脫硫動(dòng)力學(xué)研究[D];昆明理工大學(xué);2015年

3 王會(huì)濤;KOH活化法制備石油焦基活性炭[D];大連理工大學(xué);2015年

4 楊利群;石油焦堿法降釩及堿浸液中釩的結(jié)構(gòu)研究[D];山東理工大學(xué);2015年

5 范碩陽(yáng);高硫石油焦脫硫?qū)嶒?yàn)研究[D];昆明理工大學(xué);2016年

6 黃文強(qiáng);石油焦中釩的微波—超聲波協(xié)同助浸工藝及機(jī)理研究[D];山東理工大學(xué);2016年

7 王志國(guó);硫分及微量元素對(duì)石油焦碳晶格生長(zhǎng)及性能的影響[D];湖南大學(xué);2016年

8 孟祥波;鋁用預(yù)焙陽(yáng)極石油焦摻配工藝的應(yīng)用研究[D];湖南大學(xué);2016年

9 杜鴻飛;高硫石油焦硫形態(tài)轉(zhuǎn)化及脫汞特性研究[D];東南大學(xué);2016年

10 文婧;針狀石油焦質(zhì)量控制研究[D];錦州醫(yī)科大學(xué);2016年

，

本文編號(hào)：1383021