LPH-1型进料喷嘴内部流场数值模拟及结构参数优化

【摘要】随着重油催化裂化技术的迅速发展,催化裂化装置的原料油趋于重质化,实践证明重油催化裂化进料喷嘴是催化裂化环节中的关键设备之一。性能优异的重油进料喷嘴不仅可以起到提高轻质油收率、改善产品分布的作用,而且还可以起到降低焦炭的产率、提高经济收益的作用；同时在掺炼渣油或以重油为催化裂化原料时,可以改善重油进料喷嘴的雾化效果,还能起到提高掺渣率,减轻设备结焦,延长装置运行周期的作用。本文运用计算流体动力学基本理论与方法,对喷嘴的内部流场进行了全面的数值模拟分析,并取得了一定的数据成果本文建立了LPH-1型进料喷嘴的物理模型和数学模型,结合喷嘴内部流场的实际情况,确定了较为合理的边界条件和初始条件,对进料喷嘴的内部流场进行二维数值模拟。计算结果给出了进料喷嘴内部气液两相矢量图、流场结构以及喷口速度、压力降、湍动能矢量图等。通过改变蒸汽进口直径、油液进口直径、油液注入角度以及喷嘴出口直径等结构参数,设定正交试验表,得到9组不同的结构参数,分别建立模型,进行数值模拟。在对计算结果进行分析对比,通过极差分析的方法得出一组优化参数,在通过建模、数值模拟,得出计算结果。通过观察对比流场的三组参数(速度、压力、湍动能),得到优化改进后的喷嘴,获得更加好的出口速度,压力降有所增大,湍动能的变化不很明显本文针对重油进料喷嘴内部流场开展模拟研究,其结果为在不同的结构参数下流场变化方面积累了一定的经验,对于雾化喷嘴的设计,流场的模拟分析等方面提供了一定的指导价值。总之优化之后的模型在喷嘴出口速度这一因素上获得到良好的效果,但是由于数值模拟方法,有其自身的缺点：一是精确程度依赖于基本方程的可靠性；二要借助原型观测或物理模型实验提供的流动参数,并且需要对模型加以验证和校准。因此,只用数值模拟这种方法有一定的局限性,所以,数值计算和理论分析、观测和实验室相互联系相互促进的,要有机结合起来,.才能较好的解决工程实际问题。
【作者】罗磊；
【导师】张艳来；
【作者基本信息】中南林业科技大学，机械制造及自动化，2014，硕士
【关键词】喷嘴；数值模拟；结构参数优化；正交试验；

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