煤液化多相流分离冷换过程固相漂移机理及磨损预测方法研究

发布时间：2021-02-26 08:15

　　随着石油供需矛盾的日益尖锐,发展煤液化工程已成为缓解石油危机、保障能源战略安全的重要保障。煤直接液化作为煤炭深加工的核心技术,其工艺全过程涉及煤粉、矿物质、催化剂等固相的多相流传输,频繁因颗粒漂移引发沉积堵塞及磨损等失效问题,且失效机理极为复杂。因此,开展煤直接液化分离冷换过程的固相漂移机理研究,建立颗粒沉积和磨损失效的量化评价方法,是提高煤直接液化装置长周期运行安全的重要途径。本文以煤直接液化工艺中分离冷换过程的颗粒漂移、沉积及磨损失效为研究对象,提出基于颗粒漂移的沉积和磨损量化表征预测方法;开展气固两相流冲击磨损特性的性能试验,建立颗粒磨损修正的数理模型,并对结果使用人工神经网络方法进行相关分析与预测。论文的主要研究内容包括以下三个方面:（1）基于热高压分离器结构特性和多相流物性参数,研究颗粒相的漂移运动行为,提出颗粒漂移量化表征方法;采用VOF（Volume of Fluid）模型和DPM（Discrete Phase Model）模型,计算分析了进口固相质量浓度φ、颗粒粒径dp对气相出口及液相出口固相颗粒分布特性的影响;基于数值仿真获得了静态分离挡板五种倾斜角度α下的热高分罐内... 

【文章来源】：浙江理工大学浙江省

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究综述
        1.2.1 含固多相流数值研究
        1.2.2 颗粒磨损实验研究
        1.2.3 相间耦合数值计算
    1.3 论文整体结构
        1.3.1 主要研究内容
        1.3.2 具体实施方案
第二章 煤液化工艺分析及系统建模
    2.1 煤液化工艺过程与分离过程
        2.1.1 煤直接液化工艺过程
        2.1.2 分离冷换过程及颗粒漂移
    2.2 分离冷换设备几何建模
        2.2.1 热高压分离器
        2.2.2 空冷器
        2.2.3 设备相联管道
    2.3 基本控制方程
    2.4 本章小结
第三章 热高分罐内固相漂移特性的数值模拟及结构优化
    3.1 罐内多相流数值模拟
        3.1.1 数理模型建立
        3.1.2 固相颗粒漂移率表征
    3.2 计算实例与结果分析
        3.2.1 罐内气液相与颗粒场分布
        3.2.2 气相出口颗粒漂移率分析
    3.3 热高分结构优化及结果分析
        3.3.1 结构优化原则及方案
        3.3.2 优化后结果分析
    3.4 本章小结
第四章 空冷器内颗粒漂移特性的数值模拟与分析
    4.1 湍流方程与边界条件
        4.1.1 湍流方程
        4.1.2 边界条件
    4.2 计算实例与结果讨论
        4.2.1 管束内流动场分布
        4.2.2 管束内颗粒场分布
    4.3 本章小结
第五章 基于颗粒漂移运动的弯管磨损预测
    5.1 弯管磨损模型的修正
        5.1.1 实验原理及测试方法
        5.1.2 磨损模型参数修正
    5.2 弯管磨损数值仿真
        5.2.1 冲蚀磨损模型及边界条件
        5.2.2 弯管磨损特性分析
    5.3 人工神经网络预测
        5.3.1 模型及性能评价方法
        5.3.2 结果分析与讨论
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 本文研究内容总结
    6.2 研究不足及后续工作展望
符号说明
参考文献
致谢
攻读硕士研究生期间的研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]煤直接液化项目中压空冷失效分析与防护[J]. 吴传勇.  石油和化工设备. 2016(06)
[2]煤液化热高压分离器煤粉漂移特性数值模拟与优化[J]. 金浩哲,陈小平,郑智剑,偶国富,王超,舒歌平,易玉微.  煤炭学报. 2016(04)
[3]煤粉漂移对神华煤直接液化工艺影响及预防[J]. 王喜武,刘东明,安亮,杨东.  洁净煤技术. 2015(06)
[4]典型形式大跨度屋盖风雪漂移的数值模拟[J]. 孙晓颖,洪财滨,武岳.  振动与冲击. 2014(18)
[5]风沙运动问题的SPH-FVM耦合方法数值模拟研究[J]. 陈福振,强洪夫,高巍然.  物理学报. 2014(13)
[6]FCC内置式四旋分离系统内气固两相流场的数值研究[J]. 王锐,王建军,赵艳,金有海.  化工学报. 2014(11)
[7]建筑物周边风致雪漂移的数值模拟研究[J]. 孙晓颖,洪财滨,武岳,范峰.  工程力学. 2014(04)
[8]基于SIMPLE算法的时间离散格式比较[J]. 崔曦文,赖焕新,赵玲.  工程热物理学报. 2014(03)
[9]加氢空冷系统硫氢化铵结晶规律的数值模拟[J]. 偶国富,王宽心,谢浩平,金浩哲,曹晶.  高校化学工程学报. 2013(02)
[10]煤液化高压差调节阀空蚀/冲蚀磨损预测[J]. 偶国富,饶杰,章利特,郑智剑,叶健.  摩擦学学报. 2013(02)

博士论文
[1]三维气固两相平板间射流中相间耦合作用的直接数值模拟[D]. 闫洁.浙江大学 2009



本文编号：3052315