为揭示煤液化热高压分离器(简称"热高分")内的煤粉漂移规律,基于热高分的结构特性和多相流物性参数,建立物理模型,并采用VOF(volume of fluid)模型和DPM(discrete phase model)模型,数值分析进口液固两相中固相质量分数、颗粒粒径对煤粉漂移特性的影响。研究发现:在气液交界面处,煤粉颗粒平均质量浓度最大,并随进口固相质量分数的增加而增大;小颗粒对气流的跟随性好,故气相出口的煤粉漂移率与颗粒粒径呈负相关关系;当进口固相质量分数增大到7%以上时,对应同一颗粒粒径下煤粉漂移率基本不变。通过在热高分上部增加45°倾斜挡板,发现气相出口处煤粉漂移率从2.03%下降到0.88%。
针对加氢反应流出物空冷器(REAC)出口管道系统频繁发生的冲蚀失效问题,揭示了复杂流动腐蚀环境下管道冲蚀失效机理,提出了以离子传质系数( k c )及三向应力求得的最大剪切应力(τ m)作为REAC出口配管的弯管冲蚀特性关键表征参数;采用Mixture多相流模型和SST k-ω湍流模型对空冷系统的出口配管进行流体动力学数值模拟,对比分析获得了各弯管处的传质系数和最大剪切应力的分布规律。结果表明:REAC出口配管的弯管中传质系数 k c 与最大剪切应力τ m的重合位置位于弯管8上的55°≤α≤85°管段,是冲蚀失效的高风险区域;失效案例解剖结果表明,基于传质系数 k c 、最大剪切应力τ m分布预测的冲蚀失效高风险区域与弯管冲蚀泄漏失效的区域基本一致。研究成果有望为空冷器进出口管道系统的耐流动腐蚀优化设计、优化运行和在役风险检验提供理论支撑依据。
以煤直接液化工艺过程中热高压分离器(简称"热高分")内的颗粒漂移为研究对象,建立带静态分离挡板的热高分物理模型,并采用VOF(Volume of Fluid)模型和DPM(Discrete Phase Model)模型,数值分析静态分离挡板5种倾斜角度下热高分罐内部速度场、不同液位高度颗粒平均浓度及气相出口煤粉漂移率的分布规律。研究结果表明:静态分离挡板的倾斜角度对速度场的影响明显,在挡板附近区域形成小回流涡旋效应,产生对颗粒随气流夹带提升的抑制作用;颗粒平均浓度在气-液交界面区域最高,随着热高分罐内高度的增加而逐渐降低;与其余倾斜角度相比,α=45°时气相出口的颗粒漂移率达到最小,较未设置分离挡板时,颗粒漂移率降低50%以上。研究有望为热高压分离压力容器的设计和运行优化提供参考。
