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石油学报（石油加工） 2018年第3期34卷 507-514页

作者：高助威王娟王江云冯留海毛羽魏耀东中国石油大学重质油国家重点实验室北京102249 过程流体过滤与分离技术北京市重点实验室北京102249 北京低碳清洁能源研究院北京102209

为了研究旋风分离器内部颗粒浓度场的分布规律,采用RSM模型和颗粒随机轨道模型,对旋风分离器进行气-固两相流动数值模拟,并从浓度分布和停留时间两方面对顶灰环及壁面磨损现象进行分析。结果表明,壁面处的颗粒浓度呈螺旋状灰带分布,灰... 详细信息

为了研究旋风分离器内部颗粒浓度场的分布规律,采用RSM模型和颗粒随机轨道模型,对旋风分离器进行气-固两相流动数值模拟,并从浓度分布和停留时间两方面对顶灰环及壁面磨损现象进行分析。结果表明,壁面处的颗粒浓度呈螺旋状灰带分布,灰带的宽度和螺距不同;从径向看,除壁面附近浓度较高外,其他部位浓度较低;从轴向上看,在分离空间下部,螺旋灰带的宽度加大,螺距减小,颗粒浓度增大。在环形空间顶板下方有大量颗粒聚集,存在顶灰环现象,而且顶灰环分布不均匀,具有一定的准周期脱落特性。这不仅造成颗粒的逃逸,降低旋风分离器的分离性能,而且也会对壁面造成冲蚀磨损,严重时能够使分离壁面磨穿,造成设备失效。

关键词：旋风分离器数值模拟 DPM 颗粒浓度顶灰环壁面磨损

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RSM与LES模拟旋风分离器流场动态特性的对比分析

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化学反应工程与工艺 2018年第4期34卷 289-296页

作者：孙立强胡月王迪宋健斐魏耀东中国石油大学(北京)重质油国家重点实验室北京102249 过程流体过滤与分离技术北京重点实验室北京102249 中国石油大学(北京)克拉玛依校区工学院新疆克拉玛依834000

为评价雷诺应力模型(RSM)与大涡模拟(LES)两种方法计算旋风分离器动态流场的精度,利用FLUENT14对旋风分离器内气相动态流场特性进行数值模拟及分析,考察了两种方法计算得到的瞬时切向速度分布、切向速度脉动强度及切向速度频谱特性。计... 详细信息

为评价雷诺应力模型(RSM)与大涡模拟(LES)两种方法计算旋风分离器动态流场的精度,利用FLUENT14对旋风分离器内气相动态流场特性进行数值模拟及分析,考察了两种方法计算得到的瞬时切向速度分布、切向速度脉动强度及切向速度频谱特性。计算结果与热线风速仪(HWA,Hot-wire anemometer)测量的切向速度数据进行无量纲对比表明,在时均切向速度上,LES的模拟结果比RSM的准确性高;在瞬时切向速度上,LES预测的瞬时切向速度可以反映旋流摆动造成的切向速度的波动特性,呈现出接近实验测量值的高频速度脉动变化;而RSM难以预测瞬时切向速度的波动变化,仅给出低频小幅值的波动。因此采用LES预测旋风分离器流场能够捕捉动态信息,揭示流场的动态特性。

关键词：旋风分离器流场计算雷诺应力模型大涡模拟动态特性

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蜗壳式旋风分离器内部流场空间的涡分析

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化工学报 2017年第8期68卷 3006-3013页

作者：高助威王江云王娟毛羽魏耀东中国石油大学重质油国家重点实验室北京102249 过程流体过滤与分离技术北京市重点实验室北京102249

为了研究旋风分离器内部空间涡的特性,采用改进的RNG k-ε模型对单入口蜗壳式旋风分离器进行气相流场数值模拟。同时,引入Q判据识别涡的结构,并做出三维涡等值面,使空间涡的结构更加直观和具体;结果表明,利用Q判据做出的涡等值面在筒体... 详细信息

为了研究旋风分离器内部空间涡的特性,采用改进的RNG k-ε模型对单入口蜗壳式旋风分离器进行气相流场数值模拟。同时,引入Q判据识别涡的结构,并做出三维涡等值面,使空间涡的结构更加直观和具体;结果表明,利用Q判据做出的涡等值面在筒体上部区域等效直径较大,沿轴线向下,涡面等效直径逐渐减小,表明涡携带能量逐渐衰减;涡等值面并不是绕中心轴线呈规则圆周分布,而是扭曲的。在边壁处,因摩擦阻力存在,涡量急剧变小,涡的能量损失加剧。此外,涡核中心偏离几何中心的变化趋势,呈现先增大后逐渐减小直至较为平稳的过程,在此过程中,涡迅速发展,甚至破裂,产生动能损失。因此,提高涡结构的平衡,有利于改善旋流的不稳定性,降低能量损失,从而提高分离效率。

关键词：旋风分离器涡结构 Q判据涡等值面涡核中心

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旋风分离器内涡核摆动的特性研究

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工程热物理学报 2017年第12期38卷 2610-2618页

作者：高助威王娟王江云毛羽魏耀东中国石油大学重质油国家重点实验室北京102249 过程流体过滤与分离技术北京重点实验室北京102249

涡核摆动是旋风分离器流体运动的一种非稳定现象,会对流场造成扰动,导致颗粒返混进而影响分离效率.为了探究涡核摆动的规律和机理,本文对单入口蜗壳式旋风分离器内的流场进行研究,运用PDPA测量流场的基本数据,采用Reynolds应力输运模型... 详细信息

涡核摆动是旋风分离器流体运动的一种非稳定现象,会对流场造成扰动,导致颗粒返混进而影响分离效率.为了探究涡核摆动的规律和机理,本文对单入口蜗壳式旋风分离器内的流场进行研究,运用PDPA测量流场的基本数据,采用Reynolds应力输运模型对其流动进行数值模拟,并定义旋流不稳定性指数TⅡ来分析流动的不稳定性.结果表明,截面Z/D=0.71上瞬时切向速度波动经Fourier变换后,存在一个集中分布的频率,此频率由涡核摆动导致,而且数值模拟结果与实验测量数据吻合较好。通过对涡核中心的运动轨迹分析,发现在整个旋风分离器空间内部都存在涡核摆动现象;在同一时刻,各个截面的涡核中心偏离几何中心的情况并不相同,涡核区域也不一致;各个截面的涡核中心的连线并不在一个平面或者直线上,而是摆动的。此外,分析TⅡ曲线发现气流从不对称的入口结构进入旋风分离器内部,涡核中心开始偏离几何中心,不稳定性逐渐扩大;随着旋流运动向下,入口结构不对称对旋流的影响变小,不稳定性又逐渐减小;流动最终在Z/D=8之后趋于稳定.

关键词： PDPA 数值模拟 Fourier变换涡核中心旋流不稳定性指数

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旋风分离器内流场的大涡模拟研究进展

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化工机械 2018年第1期45卷 6-14页

作者：胡月宋健斐王迪董敏魏耀东中国石油大学(北京)重质油国家重点实验室过程流体过滤与分离技术北京重点实验室

介绍了大涡模拟的数学模型,总结了亚格子模型、求解方式的选取和大涡模拟所使用的计算机硬件条件、网格数量,着重讨论了大涡模拟在旋风分离器流场时均特性、动态特性和主要性能预测方面的研究进展。结果表明:大涡模拟相对其他湍流模型... 详细信息

介绍了大涡模拟的数学模型,总结了亚格子模型、求解方式的选取和大涡模拟所使用的计算机硬件条件、网格数量,着重讨论了大涡模拟在旋风分离器流场时均特性、动态特性和主要性能预测方面的研究进展。结果表明:大涡模拟相对其他湍流模型的计算精度有很大提高,并且可以合理预测旋风分离器内复杂的不稳定流场,尤其在动态特性方面具有较高的准确性。

关键词：旋风分离器流场预测大涡模拟研究进展

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双进气道旋风分离器内不同粒径颗粒流动特性

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化工机械 2018年第2期45卷 225-231页

作者：王江云李雅琴姜龙俊王娟毛羽中国石油大学(北京)克拉玛依校区中国石油大学重质油国家重点实验室过程流体过滤与分离技术北京市重点实验室

采用改进的RNG k-ε湍流模型和欧拉多相流模型,对一种单入口双进气道旋风分离器内的气固多相紊流过程进行数值模拟。计算得到旋风分离器内不同粒径颗粒速度和浓度分布规律,结果表明:大粒径颗粒比小粒径颗粒轴向速度分布更平坦,切向速度... 详细信息

采用改进的RNG k-ε湍流模型和欧拉多相流模型,对一种单入口双进气道旋风分离器内的气固多相紊流过程进行数值模拟。计算得到旋风分离器内不同粒径颗粒速度和浓度分布规律,结果表明:大粒径颗粒比小粒径颗粒轴向速度分布更平坦,切向速度峰值位置和外准自由涡区也越向壁面靠近;与普通单入口旋风分离器相比,相同处理量时,此种旋风分离器内速度和不同粒径颗粒浓度分布轴对称性更好,大粒径颗粒切向速度峰值位置外移更明显,筒体段颗粒有更向壁面浓集的趋势,锥体段不同轴向位置处中心旋流区双进气道的颗粒浓度低于单进气道的。小粒径颗粒捕集能力增强,有助于提高分离器分离效率,减少不稳定流动导致结焦的颗粒源供给,从流动角度保证了抗结焦和长周期稳定操作。

关键词：旋风分离器单入口单进气道单入口双进气道颗粒浓度轴向速度切向速度捕集能力分离效率

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基于颗粒谱的FCC旋风分离器故障诊断技术的初步探索

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石油学报（石油加工） 2017年第3期33卷 588-594页

作者：宋健斐王迪孙立强严超宇魏耀东中国石油大学重质油国家重点实验室北京102249 过程流体过滤与分离技术北京市重点实验室北京102249

旋风分离器在催化裂化工艺中用于完成催化剂与油气或烟气的分离,是保证装置长周期安全运行的重要设备,因此对其运行状态进行监测和故障诊断非常必要。当旋风分离器运行出现异常时,跑损催化剂的样本将发生改变。基于可测信号处理的故障... 详细信息

旋风分离器在催化裂化工艺中用于完成催化剂与油气或烟气的分离,是保证装置长周期安全运行的重要设备,因此对其运行状态进行监测和故障诊断非常必要。当旋风分离器运行出现异常时,跑损催化剂的样本将发生改变。基于可测信号处理的故障诊断方法,以催化剂作为故障信息的载体,通过提取催化剂的颗粒谱特征信息,如堆积密度、粒度分布、微观形态等,建立颗粒谱与故障之间的关系模型,提出了基于颗粒谱的旋风分离器故障诊断技术。

关键词： FCC 旋风分离器故障颗粒诊断技术颗粒谱

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井筒造斜弯肘处冲蚀规律数值模拟分析

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安全、健康和环境 2018年第12期18卷 55-61页

作者：张艳玲蒋秀王江云刘曦泽中国石化青岛安全工程研究院山东青岛266071 中国石油大学重质油国家重点实验室北京102249 过程流体过滤与分离技术北京市重点实验室北京102249

基于欧拉-拉格朗日多相流模型方法,采用RNG k-ε湍流模型对两口页岩气井水力压裂过程中井筒套管内的携砂压裂液多相流动过程进行了全尺寸数值模拟。计算结果表明,压裂砂在惯性及压裂液的携带作用下与井筒套管发生多次碰撞磨削,冲蚀速率... 详细信息

基于欧拉-拉格朗日多相流模型方法,采用RNG k-ε湍流模型对两口页岩气井水力压裂过程中井筒套管内的携砂压裂液多相流动过程进行了全尺寸数值模拟。计算结果表明,压裂砂在惯性及压裂液的携带作用下与井筒套管发生多次碰撞磨削,冲蚀速率随着入弯角度的增大逐渐增大,在井筒造斜入弯角45度之前出现两处最大冲蚀速率危险点,并提出了优化建议措施。

关键词：水力压裂套管数值模拟流场分析冲蚀

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新型半干式旋流脱硫塔内气固两相流的数值模拟研究

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现代化工 2017年第2期37卷 184-187页

作者：宋健斐王迪张慧敏侯智中国石油大学(北京)重质油国家重点实验室北京102249 过程流体过滤与分离技术北京市重点实验室北京102249 中国蓝星(集团)股份有限公司北京100029

提出了一种新型半干式旋流脱硫塔,并采用雷诺应力模型(RSM)和颗粒随机轨道模型(DPM)考察了脱硫塔内气相和气固两相流场的特征。研究结果表明,该装置具有实现脱硫反应、气固分离及脱硫剂循环利用三者一体的可行性,增加了烟气在反应器内... 详细信息

提出了一种新型半干式旋流脱硫塔,并采用雷诺应力模型(RSM)和颗粒随机轨道模型(DPM)考察了脱硫塔内气相和气固两相流场的特征。研究结果表明,该装置具有实现脱硫反应、气固分离及脱硫剂循环利用三者一体的可行性,增加了烟气在反应器内的路径,有助于脱硫反应的深度进行。同时,较高的切向速度可有效防止黏壁、结垢现象发生。

关键词：半干法旋流脱硫塔气固两相流 RSM DPM

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气液两相搅拌流内夹带液滴产生机理及粒径分布

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科学通报 2017年第30期62卷 3490-3497页

作者：王科叶晶白博峰中国石油大学(北京)机械与储运工程学院北京100249 过程流体过滤与分离技术北京市重点实验室北京100249 上海船用柴油机研究所上海201108 西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室西安710049

对竖直管内气液两相搅拌流内夹带液滴产生机理,截面液相分布及夹带液滴粒径分布进行深入的实验研究,讨论了搅拌流内夹带液滴产生方式,揭示了夹带液滴产生方式对夹带液滴粒径大小影响规律,获得了搅拌流内液滴粒径分布特性.结果表明,不同... 详细信息

对竖直管内气液两相搅拌流内夹带液滴产生机理,截面液相分布及夹带液滴粒径分布进行深入的实验研究,讨论了搅拌流内夹带液滴产生方式,揭示了夹带液滴产生方式对夹带液滴粒径大小影响规律,获得了搅拌流内液滴粒径分布特性.结果表明,不同的流动条件下,搅拌流内存在液桥破裂、袋式破碎和丝带式破碎3种夹带液滴产生方式.在弹状流向搅拌流转变时,液桥被气相来流冲破产生大液块;当气速较低时,夹带液滴以袋式破碎为主,夹带液滴粒径较大,气相场液滴浓度较高,液滴夹带效果显著;随着气速的增加,袋式破碎机理受到抑制,丝带式破碎机理作用逐渐显著并最终占主导地位,夹带液滴粒径较小,且气相场液滴浓度在搅拌流向环状流转变点附近达到最低.

关键词：气液两相流搅拌流液滴夹带液滴粒径液泛

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