發(fā)布時(shí)間：2020-11-20 12:03

　　 煙氣輪機(jī)是催化裂化煙氣回收工藝中的重要設(shè)備,在節(jié)能環(huán)保等方面具有顯著作用。受上游設(shè)備(第三級(jí)旋風(fēng)分離器)分離效率影響,部分小粒徑催化劑顆粒夾帶于高溫?zé)煔庵羞M(jìn)入煙氣輪機(jī),造成了煙氣輪機(jī)內(nèi)壁面上催化劑顆粒的沉積結(jié)垢問題,嚴(yán)重影響了煙氣輪機(jī)正常運(yùn)行。催化劑顆粒與煙機(jī)動(dòng)葉的碰撞沉積過程是催化劑顆粒結(jié)垢的前提,本文對(duì)該過程展開研究,建立了碰撞過程的運(yùn)動(dòng)方程,并編寫C語言程序?qū)υ摲匠踢M(jìn)行求解,得出了判斷催化劑顆粒沉積的臨界參數(shù)及其計(jì)算公式,評(píng)定了四種接觸理論在本文研究背景下的可行性,研究了顆粒粒徑和煙氣流量對(duì)催化劑顆粒沉積問題的影響。首先,本文對(duì)煙氣輪機(jī)中催化劑顆粒受到的曳力、科式力與慣性離心力、有效重力和靜電力進(jìn)行了理論計(jì)算,四種作用力的數(shù)值量級(jí)分別為:曳力—10~(-9)~10~(-7)N,科式力與慣性離心力—10~(-11)~10~(-7)N,有效重力—10~(-14)~10~(-11)N,靜電力—10~(-22)~10~(-15)N。研究結(jié)果表明,有效重力對(duì)催化劑顆粒運(yùn)動(dòng)軌跡的影響十分微弱,因此本文認(rèn)為凡小于該量級(jí)的作用力在數(shù)值模擬過程中均可以忽略。按照該方法進(jìn)行簡化后,單次入射的催化劑顆粒從煙機(jī)入口運(yùn)動(dòng)到煙機(jī)出口的計(jì)算時(shí)間大約縮短了1/3。其次,對(duì)催化劑顆粒與煙機(jī)動(dòng)葉的碰撞過程進(jìn)行簡化、建立碰撞方程,將四種接觸理論(JKR、Hertz、BD、DMT)得到的碰撞力帶入方程中,利用數(shù)值模擬得到的運(yùn)動(dòng)參數(shù)對(duì)運(yùn)動(dòng)方程進(jìn)行初始化,利用C語言編程實(shí)現(xiàn)碰撞方程的求解。通過求解方程中阻尼系數(shù)與法向恢復(fù)系數(shù)的關(guān)系得出臨界阻尼系數(shù),進(jìn)而求得導(dǎo)致催化劑顆粒沉積的法向入射速度,將其作為臨界沉積速度。結(jié)果表明,與另外三種接觸理論相比,JKR接觸理論更適于描述本文研究對(duì)象的碰撞過程,經(jīng)計(jì)算得到催化劑顆粒與煙機(jī)動(dòng)葉碰撞后的臨界沉積速度計(jì)算公式為:V_(cr)=0.616d_p~(-1.334)。最后,編寫UDF程序?qū)⑴R界沉積速度加載到FLUENT軟件中進(jìn)行數(shù)值模擬,研究顆粒粒徑、煙氣流量對(duì)催化劑沉積的影響規(guī)律。結(jié)果表明,粒度范圍1μm~5μm的催化劑顆粒最容易在煙機(jī)動(dòng)葉上沉積;已經(jīng)沉積的催化劑加速了煙機(jī)動(dòng)葉上的沉積進(jìn)程,造成惡性循環(huán);沉積情況隨煙氣流量及運(yùn)行時(shí)間的增加而惡化。
【學(xué)位單位】：中國石油大學(xué)(華東)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2016
【中圖分類】：TE624.9
【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 煙機(jī)內(nèi)催化劑結(jié)垢特點(diǎn)
    1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 煙氣輪機(jī)內(nèi)氣固兩相流場特性
        1.3.2 顆粒碰撞沉積模型
        1.3.3 高溫下催化劑的物理化學(xué)變化
        1.3.4 研究現(xiàn)狀總結(jié)
    1.4 研究假設(shè)
    1.5 研究內(nèi)容
    1.6 技術(shù)路線
第二章 煙機(jī)建模及氣相流場數(shù)值模擬
    2.1 幾何結(jié)構(gòu)
    2.2 網(wǎng)格劃分
    2.3 計(jì)算模型
    2.4 邊界條件
    2.5 煙機(jī)內(nèi)氣相流場分析
    2.6 本章小結(jié)
第三章 煙機(jī)內(nèi)顆粒受力問題及數(shù)值模擬
    3.1 煙機(jī)內(nèi)催化劑受力分析
        3.1.1 靜電力
        3.1.2 曳力
        3.1.3 有效重力
        3.1.4 科式力與慣性離心力
    3.2 煙機(jī)內(nèi)催化劑受力問題的理論計(jì)算
        3.2.1 計(jì)算方法
        3.2.2 計(jì)算結(jié)果及分析
    3.3 力對(duì)催化劑顆粒運(yùn)動(dòng)的影響
        3.3.1 科式力與慣性離心力對(duì)催化劑運(yùn)動(dòng)的影響
        3.3.2 有效重力對(duì)催化劑運(yùn)動(dòng)的影響
    3.4 煙機(jī)內(nèi)催化劑運(yùn)動(dòng)的數(shù)值模擬方法
        3.4.1 計(jì)算模型
        3.4.2 顆粒相設(shè)置方法
    3.5 本章小結(jié)
第四章 催化劑碰撞沉積過程的數(shù)值研究
    4.1 靜態(tài)（或準(zhǔn)靜態(tài)）接觸理論
        4.1.1 Hertz接觸理論
        4.1.2 Mindlin-Deresiewicz接觸理論
        4.1.3 Bradley接觸理論和DMT接觸理論
        4.1.4 BD接觸理論
        4.1.5 JKR接觸理論
    4.2 催化劑顆粒與煙機(jī)動(dòng)葉碰撞過程的動(dòng)力學(xué)分析
        4.2.1 碰撞過程的數(shù)值求解方案
        4.2.2 計(jì)算結(jié)果分析——阻尼系數(shù)
        4.2.3 計(jì)算結(jié)果分析——臨界沉積速度
    4.3 數(shù)值求解方法可靠性驗(yàn)證
    4.4 本章小結(jié)
第五章 催化劑顆粒在煙機(jī)動(dòng)葉上的沉積規(guī)律
    5.1 催化劑顆粒在煙機(jī)動(dòng)葉上的沉積特點(diǎn)
    5.2 顆粒粒徑對(duì)催化劑沉積的影響
    5.3 煙氣流量對(duì)催化劑沉積的影響
    5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 全文結(jié)論
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間取得的學(xué)術(shù)成果
致謝

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本文編號(hào)：2891388