搜索應用 | CAE仿真技術在流化床反應器設計中的應用簡介
2017-12-01 by:CAE仿真在線 來源:互聯(lián)網(wǎng)
流化床反應器大量應用在能源電力、石油化工、化學工程、冶金等行業(yè)。流化床反應器的設計涉及到氣-固、液-固、氣-液-固三相的復雜流動、傳熱與傳質(zhì)問題,目前工程設計主要依賴成熟的設計經(jīng)驗公式和一些模型試驗獲得的一些數(shù)據(jù)。由于放大效應的影響,CAE仿真工具在研究反應器核心部件如:底部風室、布孔板、風帽結(jié)構(gòu)、內(nèi)構(gòu)件設置、分離器和內(nèi)部整體流化形式方面有獨特的價值。下文是CAE仿真技術在流化床反應器研發(fā)過程中部分常見工程問題的簡要介紹:
內(nèi)部流化形式的特征研究
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床層膨脹高度、流化形式研判
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阻力特征
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停留時間
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濃相區(qū)沿高度與徑向各相濃度與速度分布特征
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內(nèi)構(gòu)件布置
云圖顯示在不同氣流質(zhì)量流率下,煤粉顆粒體積分數(shù)分布 。曲線顯示床層厚度與壓降隨風速增加的變化趨勢,并與模型試驗驗證對比(2D,fluent 13,歐拉-歐拉模型)。
上圖是利用fluent DEM分析流化床內(nèi)部顆粒群的流動細節(jié),直觀地反映了流化床內(nèi)部顆粒流態(tài)化的形態(tài)。
關鍵部件設計問題
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錐底進風布置與內(nèi)構(gòu)件設計與分析
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風板開孔及風帽結(jié)構(gòu)設計與分析
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回料裝置的設計與分析
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多相分離器設計與分析
流化床內(nèi)部增設隔墻或管排用于增強內(nèi)部顆粒循環(huán),強化傳熱;實現(xiàn)能耗小,啟動快的特點。利用ANSYS CFD 歐拉多相流模型分析不同床層高度下內(nèi)部顆粒與氣體的循環(huán)流量與壓降,為內(nèi)循環(huán)流化床反應器設計分析提供指導性幫助。
上圖利用ANSYS CFD軟件研究對比不同分布氣結(jié)構(gòu)速度仿真與試驗驗證對比,結(jié)果基本一致.因此,ANSYS CFD可以在流化床反應器設計選型方案中提供實質(zhì)性幫助。
幾何建模:Ansys DesignModeler、Ansys SCDM
結(jié)構(gòu)仿真分析:ANSYS Mechanical
流體仿真分析:Ansys Fluent/CFX、ICEM CFD
并行計算分析:ANSYS HPC
設計優(yōu)化分析:Ansys optiSlang
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