旋風(fēng)分離器作為一種重要的氣固分離設(shè)備,在石油化工、燃煤發(fā)電和環(huán)境保護(hù)等眾多行業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。旋分式第三級旋風(fēng)分離器的特點(diǎn)就是將數(shù)個結(jié)構(gòu)簡單的小旋風(fēng)分離器懸吊在中心管和集氣室上,大大降低了制造、施工和安裝的難度,相比多管式三旋,取消了制造精度要求較高的單管和膨脹節(jié)。而旋分式三旋的分離效率以及對小粒徑的分離能力也能滿足煙氣輪機(jī)的入口粉塵粒度控制指標(biāo)。為了更好地了解旋分式三旋內(nèi)部的氣固相流動機(jī)理,本文利用計(jì)算流體力學(xué)軟件對旋分式三旋進(jìn)行數(shù)值模擬,通過合適的求解模型以及邊界條件的設(shè)定,得到相應(yīng)的內(nèi)部流場。在分析完內(nèi)部流場規(guī)律后,模擬研究了不同工況以及結(jié)構(gòu)下的分離效率與壓力損失,希望通過模擬得出更加適合工作條件的低壓力損失、高分離效率的優(yōu)化結(jié)構(gòu)。首先,通過適合旋風(fēng)分離器的RSM湍流模型對單級小旋分進(jìn)行氣相流場的模擬,模擬結(jié)果可以得到相應(yīng)的速度、壓力分布云圖、速度矢量分布圖、跡線圖等都能對旋風(fēng)分離器內(nèi)部的氣相流場有很深刻的認(rèn)識,也因此知道旋風(fēng)分離器內(nèi)部的雙層旋轉(zhuǎn)流,也看到了內(nèi)旋流在中心搖擺的軌跡。其次,在氣相的流場中加入DPM模型,也就是通過流固耦合將稀疏的催化劑顆粒加入旋風(fēng)分離器氣相流場中。... 

【文章來源】：西安石油大學(xué)陜西省

【文章頁數(shù)】：64 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

旋分式旋第三級旋風(fēng)分離器

西安石油大學(xué)碩士學(xué)位論文16第三章旋風(fēng)分離器內(nèi)氣相流場數(shù)值模擬研究3.1引言催化裂化裝置中的第三級旋風(fēng)分離器內(nèi)部主要是顆粒細(xì)小的催化劑粉末和空氣的分離。但是由于顆粒含量較少，顆粒的運(yùn)動受氣相流場的影響也較大，根據(jù)FLUENT的DPM模型幫助文件，應(yīng)該先對氣相進(jìn)行模擬使其計(jì)算結(jié)果收斂后再加入顆粒相。這樣模擬出的結(jié)果更加精確，所以我們先對氣相流動進(jìn)行研究。本章采用數(shù)值計(jì)算方法來模擬和研究三旋內(nèi)部小旋分氣相流場，首先對研究模型用SolidWorks進(jìn)行結(jié)構(gòu)繪制，再用ICEMCFD進(jìn)行網(wǎng)格劃分，繪制出合格的網(wǎng)格后再導(dǎo)入計(jì)算流體力學(xué)軟件Fluent進(jìn)行第二章所述的設(shè)置，以及相關(guān)的工作參數(shù)設(shè)置就可以得到數(shù)值模擬的結(jié)果。之后對這些計(jì)算模擬出的結(jié)果進(jìn)行理論分析。3.2計(jì)算模型與計(jì)算方法本章選擇陜西延長石油某催化裂化裝置的第三級旋風(fēng)分離器中的小旋分為計(jì)算模型，其示意圖如圖3-1所示，結(jié)構(gòu)尺寸如表3-1所示，研究分離器內(nèi)部的氣相流場特性。圖3-1旋風(fēng)分離器模型示意圖

第3章風(fēng)分離器內(nèi)氣相流場數(shù)值模擬研究17表3-1旋風(fēng)分離器模型尺寸（單位：mm）本體直徑升氣管直徑排塵口直徑升氣管插入深度入口截面高度入口截面寬度總高椎體段高度DDxDdSabHHC114335645758066629638792356首先采用SolidWorks進(jìn)行三維圖的制作（如圖3-2），然后使用ANSYS公司的ICEMCFD進(jìn)行網(wǎng)格劃分，制作了網(wǎng)格數(shù)目為138718、402174的網(wǎng)格，為了得到更加精確的結(jié)果，此處采用402174個網(wǎng)格數(shù)目的網(wǎng)格（如圖3-3），設(shè)置好邊界類型后制作成非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，最后在FLUENT中進(jìn)行計(jì)算。由KBR公司給定的工藝參數(shù)可以確定三旋內(nèi)部溫度為743℃，壓力為0.17Mpa。再生器的汽提蒸氣量為5300kg/h，再生器總主風(fēng)量為87595kg/h，再生器噴燃燒油為5215kg/h。通過再生后，氣相中主要是空氣，水蒸氣，還有燃燒油燃燒后產(chǎn)生的CO2、SO2等�？梢杂�(jì)算出氣相密度3ρ0.83=kg/m，動力粘度η4.26*1=05PaS，通過KBR公司設(shè)計(jì)的水蒸氣量，主風(fēng)量以及所消耗的燃料油，以及管徑可以計(jì)算出氣相入口速度為30m/s。入口水力直徑為0.41m，可以得到入口處雷諾數(shù)Re=2.396*105，由公式18I0.16Re=可計(jì)算出湍流強(qiáng)度I=0.034也就是3.4%。由此可以設(shè)定好氣體入口為速度進(jìn)口（velocity-inlet），排氣口和排塵口設(shè)定為outflow，由于排塵口邊界氣相基本沒有流出，將其流出加權(quán)設(shè)為0。湍流模型選取雷諾應(yīng)力模型，數(shù)值計(jì)算采用SIMPLEC算法，壓力插值格式選擇PRESTO！格式，差分格式都選擇QUICK格式即可。圖3-2旋風(fēng)分離器三維圖

【參考文獻(xiàn)】：
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博士論文
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碩士論文
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本文編號：3064274