《能源化工行业桉例.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《能源化工行业桉例.doc（7页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、能源化工行业案例1、能源化工行业背景能源化工行业的发展和整个工业的发展息息相关，并且在现在工业中占到很大的比例。目前主要的能源化工行业分为两大类：可再生能源行业和不可再生能源行业。可再生能源行业，比如有很大发展前景的核电厂，风力水利发电厂，太阳能应用相关公司等，不可再生能源行业，比如石油/煤开采，炼油化工以及煤化工等。CFD是流体力学、计算数学和数值传热学等多学科的交叉学科。质量、动量和能量守恒三个方程构成CFD技术的基本控制方程组，与能源化工领域“三传一反（质量、动量、能量传递和化学反应）”相同。随着计算机硬件和CFD技术的发展，CFD方法能够对石油化工领域常见的传热、燃烧、多相流动及化学反
2、应等复杂过程进行仿真模拟，特别是在石油化工装置大型化的趋势下，CFD仿真能够模拟苛刻的操作条件，安全、快速、经济地得到装置各个单元的流体力学性能，为设计人员提供设备内部的详细数据，具有耗费少、速度快、安全和重复性好的优点，切合石油化工领域无危险、效率高的要求，对提高工程设计和研究开发水平及自主知识产权占有率具有相当价值。2、能源化工行业案例目前Star-CD已经广泛地应用于能源化工的各个分支领域，比较常见的应用如下：截流装置（阀门等）流体阻力分析和分布研究（各种流体分布装置）动力输送装置（泵，风机）混合设备（搅拌器，静态混合器）换热设备（各种类型的换热器：空冷器、管式换热器、板式换热器等）反应
3、装置（各种类型的反应器：非催化反应器，催化反应器（固定床反应器、流化床反应器等）传质设备（各种塔设备：填料塔、板式塔等）分离设备（旋风分离器，沉淀装置，干燥器等）案例一、喷雾干燥器l 原理：喷雾干燥器是将液体原料干燥成颗粒的装置，通过雾化器随热空气流蒸发出液体。l 设计要点：避免潮湿粒子打击腔壁为颗粒提供足够的滞留时间来达到充分干燥避免热敏感材料过热l 设计目标改变给料成份, 更新喷雾器改善流场，控制空气温度等l STAR-CD解析方案 喷嘴模型（压力喷嘴等）: u 随机的颗粒尺寸分布在100-300 微米之间u 中空型，喷雾角15 30 干燥过程:u 颗粒开始含 50% 水, 50% 固体u
4、 当颗粒内水消失时停止气化 壁面模型:u 含水大于50%的颗粒：附着u 含水小于50%的颗粒：反弹进口截面的漩涡流空气被喷雾冷却干颗粒被热空气加热案例二、旋风分离器l 模拟课题 压降如何？ 分离效率如何？是否能得到改进？ 新设计的截断直径是多少？ 是否颗粒有足够的停留时间？ 如果改变会发生什么情况？u 流量，粒子特性（尺寸，密度，形状）l 物理模拟 Lagragian + RSM tubulence 案例三、烟气脱硫塔模型特征：l 脱硫塔： 是燃煤发电厂中重要后处理设施l 原理： 石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术，喷入石灰石来去除SO2和HCLl 结构特点： 模型巨大： 直径20m 喷嘴特点：10
5、00个喷嘴以每秒几顿的喷入量l 设定项目： 确保喷雾区囊括整个装置，避免有部分气体没有发生反应 确保液滴有足够的滞留时间来进行脱硫过程 增加脱硫效率，减少能源消耗喷嘴分布 SO2 scrubberDouble-loop SO2 scrubber 双回路塔数值模拟： 可确定喷头位置和数量 u 适当的间距，是液体之间碰撞机率增大，液滴因碰撞而变得细小，单位重量液滴所具有的表面积增大，提过脱硫效率 保证喷淋液滴和烟气流均匀分布，相互接触的机遇最大，烟气不会偏流 调整烟气流速 目标：提高脱硫效率，缩小喷淋塔尺寸案例四、搅拌器边界条件；50/50 vol.% 油/水混合模型；欧拉多相流 多尺度正态分布液
6、滴 液滴破碎模型S-gamma 标准曳力模型 k-epsilon湍流模型 多重选择参考坐标系方法.流场特征体积率Mean droplet diameter案例五、液-液萃取特征：连续相向上流，离散相向下流Star-CD模型：欧拉两相流 液滴均匀分布 湍流模型：K-epsilon turbulence 模拟结果 试验结果案例六、气升式反应器计算模型：欧拉模型 气泡：5mm diameter STAR-CD标准气泡阻力函数 K-epsilon 紊流模型 虚拟质量力（Virtual mass force） 顶部用（Degassing）边界案例七、流化床模型模型简介： 验证模型 Bouillard et al, 1989. 2D 竖直管道长 0.5844m, 下半部分含 58%的固体颗粒 进气速度0.26m/s, 中心喷气速度 5.78m/s. 预测气泡上升的情况 模型八、固体颗粒沉积l 模型： Box: 1000x150x150 液体: 占90% 体积, 密度：500 kg/m3 固体颗粒: 占10% 体积,密度：900 kg/m3, 1mm 直径.l 模拟方法: 欧拉两种流体模型 固体压力模拟 2D网格: 100x15 时间步长 1.0e-3 s 计算 20,000 步（20 s） 计算时间: 3136 s (CPU 993 MHz P3 PC)