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[硕士论文] 申鹏飞
油气储运工程 西安石油大学 2017(学位年度)
摘要:在水煤浆的制备和输运过程中,工况条件苛刻,介质成分复杂,浆体中固体颗粒含量高,管路输送系统长期处于高温、高压条件下,水煤浆存在着复杂的流动特性。水煤浆管道输送是典型的固-液两相流的流动过程,煤粉颗粒随水煤浆流动过程中对管道产生的冲蚀磨损,会对管道运行安全产生极大隐患,特别是对于容易发生冲蚀磨损失效的弯头,变径管,三通等典型管件。
  本文以水煤浆储罐经增压泵外输到气化炉的输送管道中的90°弯管、变径管和三通管为研究对象,通过 CFD数值模拟的方法对90°弯管、变径管和三通管开展冲蚀磨损三维数值模拟研究。首先对水煤浆冲蚀磨损理论进行了介绍,从水煤浆的特性及分类、冲蚀磨损机理与冲蚀影响因素三个方面进行了详细的介绍。其次对冲蚀磨损的离散相模拟理论进行了研究,依次建立基本控制方程,选择标准k??湍流模型,选择离散相随机轨道模型研究颗粒运动轨迹,选择腐蚀与沉积模型作为冲蚀磨损率模型,选择标准壁面函数法和壁面反弹恢复系数作为壁面处理方式和颗粒碰撞壁面后的反弹恢复方程,选择QUICK离散格式和基于压力的求解器作为控制方程的离散化和求解方法。再次,根据实际工厂资料,依次建立几何模型,划分模型网格,设置边界条件,求解设置及模拟运算,并对网格的无关性与模型的有效性进行验证。
  本文通过借助Fluent软件计算并模拟不同工况条件下,水煤浆管道的最大冲蚀磨损率和冲蚀磨损的位置分布,来分析并研究水煤浆管道的冲蚀磨损规律,建立水煤浆管道冲蚀磨损的预测方法,分析得到了管道直径、弯径比、弯曲角度、煤粉颗粒直径、煤粉颗粒密度、煤粉颗粒质量流量、流速等不同冲蚀影响因素条件下管道的最大冲蚀磨损率变化规律,并提出合理的管道冲蚀磨损的预防措施,为管道设计、工艺计算以及管道系统壁厚监测提供理论依据,为工程实际实际应用提供一定的理论指导。
[硕士论文] 党庆华
油气储运工程 西安石油大学 2017(学位年度)
摘要:每年我国各大油田会有大量的污水产生,若直接将其外排,势必会对当地环境及地面设施造成危害,采用罐车输送的方式,缺点在于一是成本高,二是输送过程中污水不同程度的逸散,本文以油田现场污水的处理为研究背景,采用蒸发方式对其进行处理,则能最大程度的减少上述问题。主要研究内容和结论如下:
  (1)基于现如今进行污水处理的装置及本文的创新点,设计一套低成本、清洁化的卧式炉膛蒸发装置,并利用绘图软件CAD实现几何三维模型的建立。
  (2)针对污水中的硫化物,采用不同的除硫剂利用实验的方法对污水进行脱硫处理,实验结果得出次氯酸盐和氯化铜、H2O2的除硫效果比较好。
  (3)根据所设计的蒸发装置的尺寸,对天然气、污水的输送速度、流量以及最终装置所产生的热量进行理论计算,根据所得出的数据为后期的模拟提供相对应的边界条件以及物性参数。
  (4)基于STAR CCM软件在对传热模型进行网格划分的优势性,利用STAR CCM软件对该模型的模拟计算域进行网格划分。
  (5)在FLUENT模拟软件中数值模拟方法研究的基础上,采用基于传热方面的热传导模型,并且选用多相流模型中的VOF模型,对流体速度等于0m/s和2m/s的热流场进行模拟,根据所得出的云图分析研究了炉膛装置周围的水体内部温度场的分布、热流密度的分布及热通量等的分布进行对比,从而能够很明显的看出污水动态情况下热量的传递比较迅速,从而对污水蒸发的趋势进行一个预测。
  (6)根据适用于全国水面的蒸发公式对污水的蒸发量进行理论计算,然后采用模拟软件aspen plus对污水蒸发量进行数值模拟计算,模拟结果与理论计算所得的结果进行对比,差距在误差范围内。
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