资料摘要
资料下载旋风分离器是一种利用气固两相流体的旋转运动,使固体颗粒在离心力的作用下从气流中分离出来的设备。由于它结构简单、设备紧凑、无相对运动部件、价格低廉、操作维修方便,且可以满足不同生产特殊要求,所以被广泛应用于化工、能源、矿山、炼油、食品、建材、环保等众多行业,成为最常用的一种分离、除尘设备。近年来,随着人们环保意识的加强、炼油厂催化烟气能量回收、煤的清洁燃烧、旋涡流化床以及蒸汽燃气联合循环等高新技术的应用和发展,对旋风分离器的研究再次受到工程界的重视。旋风分离器作为常用的气固分离装置,其应用历史虽然己有百余年了,但总的发展情况却是理论研究始终落后于实践。由于旋风分离器的工作过程是一种极其复杂的三维强旋转湍流、两相分离运动,且涉及气固相互作用以及凝聚、破碎、吸附和静电等许多物理现象,致使理论研究遇到了许多在现代流体力学中尚未解决的难题。而实验研究工作也十分困难,由于旋风分离器结构形式的不同、几何尺寸的不一,尤其是气固两相本身物理性质的差异、操作条件的变化等因素,都对旋风分离器的主要性能产生了显著影响。迄今为止,人们尚未充分认识旋风分离器复杂的内部流场规律和分离机理,仍无法全面掌握其气流运动的内在规律,更不能从理论上建立一套完整成熟的通用数学模型,致使各种旋风分离器的设计开发工作和操作运行都带有浓厚的经验主义。 由于实验条件的限制,单纯通过实验来研究旋风分离器的性能不仅周期长而且费用高。目前,人们对旋风分离器的研究重点已从整体特性的研究转向流动细节的研究,并借助于计算机模拟技术来解决这一问题。流场的数值模拟方法,是七十年代以来现代数字计算机、数值分析学、计算流体力学等学科最新发展的结果。这种模拟是基于计算流体力学的原理,建立各种复杂条件下的基本守恒方程组,确定适用的模型加以封闭,用数值方法直接求解这些非线性联立的偏微分方程组,从而可得到整个流场中各变量的时空分布。数值计算技术具有资金投入少、设计计算速度快、信息完全(数值模拟可以全面深入地揭示流体的内部结构,不存在因试验测试手段的限制而检测不到的“盲区”)、仿真模拟能力强等优点。因此,以流场湍流数值模拟为主研究旋风分离器内流体的流动规律,进而优化旋风分离器的结构,可以大大缩短研发周期,具有重要的工程应用价值。 本文利用计算流体动力学CFD商业软件FLUENT6.1.22对旋风分离器进行了数值模拟研究。在深入了解旋风分离器的基础上,模拟研究了多种情况下的气相流场、颗粒运动轨迹、压降及分离效率等。从预备阶段—确定最适合旋风分离器数值研究的模型和算法,到整个研究工作的结束,做了近二百个模型。 通过本文的数值研究结果,主要得到了如下结论: ()l通过研究最终确定了一套适合于旋风分离器的模拟的数值计算方法:对于旋风分离器内部复杂流场的模拟,必须以高质量的网格为前提,在采用基于各向异性的湍流模型(RsM)的同时,还要相应采用QUCIK差分格式和PRESTO压力插补格式,才能获得较理想的预报结果。 (2)旋风分离器内主流是双层旋流,以零轴速包络面为界,外部是向下旋转的外旋流,中心是向上旋转的内旋流,且它们的旋转方向是相同的。切向速度在分离器中起主导作用,其分布具有组合涡的特点,以最大速度点为界,内部是准强制涡,外部是准自由涡,其轴对称性较好,沿轴向的衰减也很小。静压分布在分离器气芯处最小,甚至出现负压,这可能引起灰斗内气流返混,影响分离效率。 (3)即使旋风分离器的气流进出口的截面积相等,其动压降也不等于零,总压降应为静压降与动压降两部分之和。 (4)随排气管底口直径增大,分离效率越来越低、压降越来越小,但压降降低的变化率逐渐变小。随处理气量增大,分离效率有所提高,但却是以过大的能量消耗为代价的;另外,气流太强时,沉积到壁面的颗粒反而会被重新卷扬起来,而且所产生的颗粒被粉碎、壁面被磨损等负面效应,对分离也不利。 (5)旋风分离器中的颗粒运动非常复杂,且带有很大的随机性。尤其是小直径颗粒,即使颗粒直径相同、初始位置相同,它们的运动轨迹也可能不同。小颗粒受气流脉动影响和受大颗粒的携带作用较为显著,在二次流中出现的几率也较大,对分离性能的影响也较大。 (6)首次提出了一种新型的套管排气管型旋风分离器,并利用数值技术模拟研究了其基本特征及性能。这种结构的旋风分离器能同时分离出两种净化气体和一种被捕集的固体颗粒,综合考虑了压降和分离效率这对相互矛盾的因素。其内排气管比外排气管分离效率高,处理气流量越大,内、外分离效率的差距越小;而对于压降来说,内管比外管偏大,处理气流量越大,内管压降与外管压降的差距越大。
萃取精馏制取无水乙醇的过程优化研究
简介:: 对萃取精馏制取无水乙醇进行优化研究。以工业乙醇为原料, 乙二醇为萃取剂, 基于 UNIFAC 活度系 数模型, 使用 Aspen Plus 化工模拟软件对无水乙醇生产过程中各参数对分离效果的影响进行模拟计算和优化。结 果表明, 当原料工业乙醇流量为 10000 kg#h - 1 , 萃取精馏塔具有 28 块塔板, 溶剂回收塔具有 10 块塔板时, 优化的 操作参数为: 萃取精馏塔原料进料位置为第 18 块塔板, 萃取剂的进料位置为第 3 块塔板, 回流比为 214, 萃取剂与 原料进料比(质量) 为 1B1, 溶剂回收塔进料位置为第4 块塔板, 回流比为112。在优化参数条件下, 产品无水乙醇的质量分数可达 99.96%, 萃取精馏塔再沸器的热负荷为 7242.55 kW, 溶剂回收塔再沸器的热负荷为 977.71 kW。优化的结果对工业生产具备指导意义。
萃取精馏分离甲醇和丙酮共沸物
简介:用 HYSYS 212 软件对甲醇和丙酮共沸物的萃取精馏过程进行了模拟计算, 以水和单乙醇胺 (MEA) 作为溶剂, 通过改变不同的条件: 原料进料位置、溶剂比、回流比和溶剂进料温度, 得出各自 的最佳工艺条件; 在模拟的最佳工艺条件下, 对以水和单乙醇胺为溶剂萃取精馏分离甲醇和丙酮混合物进行了试验研究, 试验结果和模拟计算相吻合, 从而验证了模拟的可靠性; 并对水和单乙醇胺两种溶剂的萃取精馏特点进行了比较, 单乙醇胺的萃取精馏效果比水要好的多。
小型多功能精馏塔 的设计与研 究
简介:随着科 学技术 的飞速 发展,精 细化工 产 品与 日俱 增, 而某些 物系 的汽 液 平衡数 据往往 很难 测定,所 以人们都 希 望能在实验 室 中摸拟 工业蝴 用 以测定 基础 数据 ,找 出某种产 品 偏离理 想溶液 的程度, 以及对 工业塔 的设 计计 算结果进 行校正 和验证 .为 此,在前 人工寄 的基础 上,根 据科 研 实践,结台 基本原理 和理 论, 对 实验室小 型精 馏塔 的设计 与应用 等方面进行了初步研窥,并建立起一套小型多功能精馏塔,采用了液体微量计量器计量流量.在该 装置上进行了填料性 能的测定,并成功地进行了常减压精馏。间歇、连续精馏和共沸,萃取 等 糨 馏 的科学 实验.为工业塔的设计提 供理论和实际依据.
实验室分馏柱的选择和理论板数的测定
简介:分馏柱最重要的性质是它的分离效能理论板数或等板高度,而 对 效能起决定作 用的是 分 榴 柱 的 构造 和 技 术 条件。构造 主要 是 指填 料的形 状、大 小、材 质、填充方式、高 度 以 及 分 馏 柱 的 柱径、高度 和其内径 的均 匀 度、垂 直度 与加热保 温 方法 等。技术 条件是 指 混 合 试 液 的 性 质 组 成、所 使 用的 体 积 及 回 流量、回 流 比、馏 出速度、滞 留 量的 大 小、平衡时 间、填 料 的 润 湿程 度 等。这 些因 素是相 互 联 系 的,如有的 分 馏 柱效率 虽 高,但 回 流 最小、滞留 量和 压 力 差 都 较大,这 种分 馏柱 并不优 越,因 此应 全 而地 进 行 衡 量。
θ网环填料特性研究
简介: θ网 环 填 料 已 成 功 地 用于 精密 精 馏 过程中。关于θ网环 填 料的 特性,国 内外 已 有大 量的报道 。但 在 实际工业应 用 中 发 现 工业装置 的 性能 与中 间试验有差距,在我院 的 冷 模 实验中 亦发 现 填 料 装填 松 紧 度是对多 管 塔 操作性 能 有 重 要 影响 的不 可 忽视的因 素。
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