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随着工业的迅速发展,能源消耗量不断增加,能源紧张己成为一个世界性问题。而石油化工领域一直是工业生产中的耗能大户,因此解决能源紧张问题的一个行之有效的方法就是制造出高效的过程设备或采用先进的工艺以提高石油化工过程的效率,而过程的效率的提高最主要的途径就是应用过程强化技术。
对于过程强化装置的研究,主要是分析它进行过程强化的机理,在过程工业中对于过程影响最大的因素之一就是流体的速度场,因此分析过程强化的机理,最根本的任务就是对其强化的流场进行分析,通过分析其速度场,得到其在强化过程装置作用下的各种参数,然后通过对这些参数的分析比较,得出其强化流场的理论上的机理或是各种经验或半经验公式。
本文中研究的是一种适用于多种工艺过程的过程强化装置,利用该装置可在不提高过程中流体的进出口流速的情况下,对过程产生强化作用。本文应用CFD方法,对该装置内流体的流场进行了详细的分析。运用Fluent商业软件对该装置内的流场进行了数值模拟,得出了在该过程强化装置的强化作用下,装置内的流场的非定常流动情况,得到了装置内流体的速度场在一个周期内随时间的变化情况,并将该变化过程用动画的形式表示了出来,以便更好地观察在该装置作用下的流场变化情况,从而更好地分析该装置对于过程的强化机理。并通过数值模拟的结果来比较未加强化装置和加上强化装置后的流体流场分布,来分析该过程强化装置对于其内部流体流场的影响,分析强化装置在过程强化中的作用。在本文中还对于在过程强化装置的作用下,采用圆环形挡板和三角形挡板时,其内部流体的流场分布的情况进行了比较,发现三角形挡板所获得的径向流动效果更好,产生的混合效果更剧烈。然后本文重点分析了强化装置的振幅和频率对于流体流动中各个参数的影响,通过对数值模拟中所得到的有关于这些参数的数据的处理并列出图表进行分析,得出了强化装置的振幅和频率对于过程强化效果的影响。最后本文利用流场数值分析的结果,对于化工过程中使用得最多的圆环形开孔挡板在各种不同的档板间距下,流体的各流动参数的比较和分析,并配以图表得出了挡板之间最佳的间距值。