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:互聯網
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。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、傳熱與傳質問題,目前工程設計主要依賴成熟的設計經驗公式和一些模型試驗獲得的一些數據。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、風帽結構、內構件設置、分離器和內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過程中部分常見工程問題的簡要介紹:
內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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濃相區沿高度與徑向各相濃度與速度分布特征
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內構件布置
云圖顯示在不同氣流質量流率下,煤粉顆粒體積分數分布 。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分析流化床內部顆粒群的流動細節,直觀地反映了流化床內部顆粒流態化的形態。
關鍵部件設計問題
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錐底進風布置與內構件設計與分析
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風板開孔及風帽結構設計與分析
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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
流化床內部增設隔墻或管排用于增強內部顆粒循環,強化傳熱;實現能耗小,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部顆粒與氣體的循環流量與壓降,為內循環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構速度仿真與試驗驗證對比,結果基本一致.因此,ANSYS CFD可以在流化床反應器設計選型方案中提供實質性幫助。
幾何建模:Ansys DesignModeler、Ansys SCDM
結構仿真分析:ANSYS Mechanical
流體仿真分析:Ansys Fluent/CFX、ICEM CFD
并行計算分析:ANSYS HPC
設計優化分析:Ansys optiSlang
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