变压吸附管道流体动力学特性研究

论文摘要

本论文主要利用计算流体动力学(CFD)方法分析某煤化工公司CO变压吸附提纯管道系统内气体的流体动力学特性,协助计算管道系统因流速而产生噪声的强度；探讨造成程控阀内密封系统产生非正常规则性失效的原因。变压吸附分离技术是以固定床吸附,在连续改变体系平衡的热力学参数下,使吸附和解吸再生循环进行。本论文论述的变压吸附系统用于从气化车间产生的CO混合气体中提纯气体,正常工作时,管道内介质的高速流动产生的噪声,严重危害该公司职工身体健康,所产生的振动影响过程装备安全。本论文论述的变压吸附管道系统采用程序控制、液压驱动开关阀控制混合气体和CO气体通过,但是在程控阀内聚四氟乙烯垫片存在非正常规则性失效现象。对于过程不间断生产的特点和本系统配备有一千多个程控阀的实际情况,解决密封垫片非正常失效问题,对于延长密封垫片寿命,减小维护工作量,具有较强的现实意义。计算流体动力学(CFD)的出现,为研究变压吸附内部流体动力学特性提供了理论依据。本文主要通过分析变压吸附管道系统的实际特点,利用计算流体动力学(CFD)方法分析管道系统内气体的流体动力学特性,并依据国标关于工业阀门的相关规定,辅助计算管道系统因流速而产生噪声的强度；分析程控阀内流体动力学特性,研究程控阀内密封系统产生非正常规则性失效的原因,并据此提出密封系统改进方案。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景及目的
• 1.2 管道噪声研究现状
• 1.3 变压吸附管道系统概况
• 1.4 计算流体力学仿真及应用
• 1.5 主要研究内容
• 2 变压吸附管道内部流体动力学计算
• 2.1 CO变压吸附管道系统
• 2.2 流体动力学基本方程
• 2.3 边界条件
• 2.4 湍流特征
• 2.5 数学模型求解方法
• 2.6 FLUENT软件介绍
• 2.7 小结
• 3 变压吸附管道流体动力学仿真
• 3.1 变压吸附管道系统介绍
• 3.2 变压吸附管道系统建模和网格划分
• 3.3 边界条件确定
• 3.4 仿真结果分析
• 3.5 变压吸附管道内噪声计算
• 3.6 小结
• 4 CO管道程控阀密封垫片失效分析
• 4.1 单向程控阀工作原理
• 4.2 程控阀流体建模和划分网格
• 4.3 边界条件
• 4.4 密封垫片失效原因分析
• 4.5 程控阀密封结构改进设计
• 4.6 小结
• 5 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的论文