圆管和扁形管的绕管式换热器壳侧流体降膜流动特性

1

作者 薄守石 桑文蓉 +2 位作者 徐子涵 孙兰义 郝兆龙 《石油炼制与化工》 CAS CSCD 北大核心 2024年第9期62-69,共8页

为探究异型管绕管式换热器壳侧流体降膜流动和分布特性,建立了绕管式换热器三维物理模型,并基于流体体积(VOF)法多相流模型进行了数值模拟,对比分析了圆管和扁形管的管外流体降膜流动特性。结果表明:圆管和扁形管的管外轴向降膜流动分... 为探究异型管绕管式换热器壳侧流体降膜流动和分布特性,建立了绕管式换热器三维物理模型,并基于流体体积(VOF)法多相流模型进行了数值模拟,对比分析了圆管和扁形管的管外流体降膜流动特性。结果表明:圆管和扁形管的管外轴向降膜流动分布均呈现“波谷-波峰-波谷”形状;扁形管的管外流体降膜流动速度明显大于圆管;圆管的管外液膜最薄处为圆周角120°处,扁形管的管外液膜最薄处在90°~120°之间;随着管间距的增加,圆管和扁形管的管外液膜平均厚度均呈下降趋势,扁形管周向液膜平均厚度比等周长圆管小10%~29%;随着缠绕角的增加,扁形管的管周向液膜平均厚度比等周长圆管小4%~28%。因此,推荐使用扁形管替代圆管作为绕管式换热器的缠绕管。 展开更多

关键词 绕管式换热器 圆管 扁形管 液膜厚度 数值模拟 流体体积法

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结构参数对气液下喷式喷射器性能的影响研究

2

作者 薄守石 徐子涵 +3 位作者 徐冉 桑文蓉 张其克 孙兰义 《石油化工设备技术》 CAS 2024年第3期11-17,I0001,共8页

喷射环流反应器是一种新型的气液或气液固接触反应装置,其中的喷射器结构会对反应器性能产生重要影响。文章采用计算流体力学方法,建立了文丘里型喷射器的数学模型,分析了吸气室、喉部和扩散段等结构对喷射器吸气量的影响规律。模拟结... 喷射环流反应器是一种新型的气液或气液固接触反应装置,其中的喷射器结构会对反应器性能产生重要影响。文章采用计算流体力学方法,建立了文丘里型喷射器的数学模型,分析了吸气室、喉部和扩散段等结构对喷射器吸气量的影响规律。模拟结果表明:吸气室直径和气相入口方式对吸气量影响不大;喷嘴与喉部之间距离越小,喉部长度越短,吸气量越高;扩散段扩散角度在2~4°之间时吸气量存在最大值。 展开更多

关键词 喷射环流反应器 计算流体力学 文丘里喷射器

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双燃烧器正对布置燃烧特性数值模拟研究

3

作者 谢进明 郝兆龙 +1 位作者 薄守石 郝婷婷 《工业加热》 CAS 2024年第5期52-57,共6页

为了探究燃烧器布置方式对燃烧特性的影响,对双燃烧器正对布置方式进行建模,模拟了其在不同过剩系数下的燃烧情况,着重分析了炉膛内的速度分布,温度分布以及出口NO_(x),并与单体燃烧器的结果进行对比。结果表明:双燃烧器正对布置时,从... 为了探究燃烧器布置方式对燃烧特性的影响,对双燃烧器正对布置方式进行建模,模拟了其在不同过剩系数下的燃烧情况,着重分析了炉膛内的速度分布,温度分布以及出口NO_(x),并与单体燃烧器的结果进行对比。结果表明:双燃烧器正对布置时,从燃烧器喷出的气体在炉膛中心相遇后会相互错开进入对置燃烧器的一侧进行燃烧,而且宽度方向上这一特征更加明显,所以此时燃烧器温度场呈中心对称分布,而且高度方向的温差小于宽度方向上的温差;双燃烧器和单体燃烧器的NO_(x)随过剩系数的变化趋势相同,但是双燃烧器的NO_(x)生成量大于单体燃烧器,两者相差1.6倍。 展开更多

关键词 双燃烧器 正对布置 过剩系数 数值模拟

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基于空气分级燃烧钢包烘烤器加热过程的数值研究

4

作者 张依琳 郝兆龙 +1 位作者 薄守石 郝婷婷 《工业加热》 CAS 2024年第10期9-13,19,共6页

空气分级燃烧技术已被广泛证实能够有效提升各类燃烧器的加热性能,同时降低NO_(x)的排放。为研究空气分级燃烧技术在钢包烘烤器中的应用效果,设计了一种用于钢包烘烤的空气分级燃烧器,采用CFD软件进行了模拟仿真,得到了该燃烧器的钢包... 空气分级燃烧技术已被广泛证实能够有效提升各类燃烧器的加热性能,同时降低NO_(x)的排放。为研究空气分级燃烧技术在钢包烘烤器中的应用效果,设计了一种用于钢包烘烤的空气分级燃烧器,采用CFD软件进行了模拟仿真,得到了该燃烧器的钢包烘烤效果;同时通过对比分析未分级的钢包烘烤器和具有空气分级结构的钢包烘烤器在相同烘烤条件下,钢包内的各处温度分布、速度分布,烘烤质量及NO_(x)生成等,证明了空气分级技术能够使钢包烘烤器内燃料充分燃烧、提高钢包加热温度和均匀性、从而缩短烘烤时间;由于钢包内温度分布均匀,无局部高温,所以相较于不分级的燃烧器,空气分级的钢包烘烤器具有更低的NO_(x)排放。空气分级结构的钢包烘烤器的提出为新型钢包烘烤器的设计提供了新的研究思路,对于实际生产应用具有重大意义。 展开更多

关键词 空气分级 钢包烘烤器 高效节能 NO_(x)排放

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场协同原理强化管外降膜吸收传热特性实验研究 被引量：7

5

作者 薄守石 马学虎 +1 位作者 陈嘉宾 白涛 《大连理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第1期18-21,共4页

对基于场协同原理设计的两种强化传热管型进行了LiBr降膜吸收水蒸气过程的传热实验研究,并与光滑铜管作比较,考查该传热管型在吸收过程中的强化作用.实验测量参数包括:溶液进出口温度、浓度、流量,冷却水进出口温度、流量等.实验结果表... 对基于场协同原理设计的两种强化传热管型进行了LiBr降膜吸收水蒸气过程的传热实验研究,并与光滑铜管作比较,考查该传热管型在吸收过程中的强化作用.实验测量参数包括:溶液进出口温度、浓度、流量,冷却水进出口温度、流量等.实验结果表明,两种强化传热管型在低雷诺数时对LiBr降膜吸收传热的强化比分别为20%和50%,而且随着雷诺数的增大而增大.利用场协同理论和降液膜流动的波动特性分析了强化降膜吸收过程传热特性的物理机制,发现速度矢量与温度梯度的夹角及降液膜厚度形成的阻力对对流换热有一定影响. 展开更多

关键词 场协同原理 降膜吸收 传热传质 强化管

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溴化锂溶液垂直降膜过程中流动与传热的数值模拟 被引量：5

6

作者 薄守石 马学虎 +3 位作者 兰忠 陈宏霞 李璐 白涛 《化学反应工程与工艺》 CAS CSCD 北大核心 2011年第2期114-120,共7页

采用流体体积(VOF)法捕捉自由界面,并应用连续表面力(CSF)模型,建立了垂直降膜波动模型,研究了溴化锂溶液垂直降膜过程中的波动过程,根据波动模型得到的界面信息,建立了以波速为动坐标系的固定界面传热模型,同时考察了波动对传热的影响... 采用流体体积(VOF)法捕捉自由界面,并应用连续表面力(CSF)模型,建立了垂直降膜波动模型,研究了溴化锂溶液垂直降膜过程中的波动过程,根据波动模型得到的界面信息,建立了以波速为动坐标系的固定界面传热模型,同时考察了波动对传热的影响,并建立了垂直降膜波动模型和固定界面传热模型。结果表明:一定入口频率的扰动发展为孤波和毛细波的组合波,孤波波峰处出现了循环流动,且在第一个毛细波波谷处出现回流。波动强化机理与Pr数有关,Pr数较大时,对流起主要作用,Pr数较小时,液膜减薄起主要作用。 展开更多

关键词 流体体积法 连续表面张力模型 垂直降膜波动模型 传热 数值模拟

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固定床反应器内构件-溢流型分配器的数值模拟与结构优化 被引量：3

7

作者 薄守石 张旭 +2 位作者 刘敬敬 雷瑞星 孙兰义 《石油学报（石油加工）》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期397-403,共7页

采用计算流体力学(CFD)软件作为研究工具,以真实的反应液相和气相为物系,利用欧拉-欧拉多相流模型及标准的k-ε湍流模型建立了固定床反应器内构件-溢流型分配器的数学模型。在与文献中实验数据对比验证数学模型正确的基础上,从气相入口... 采用计算流体力学(CFD)软件作为研究工具,以真实的反应液相和气相为物系,利用欧拉-欧拉多相流模型及标准的k-ε湍流模型建立了固定床反应器内构件-溢流型分配器的数学模型。在与文献中实验数据对比验证数学模型正确的基础上,从气相入口结构、液相入口排布方式和碎流板结构等方面对溢流型分配器进行结构优化和性能分析。结果表明,在模拟工况条件下,优化后的新溢流型分配器与基本构型相比,分布不均匀度降低了9.4%,喷洒面积增加了69.2%,分配器分配效果得到了有效提升。 展开更多

关键词 溢流型分配器 数值模拟 结构优化 不均匀度 压降

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固定床反应器内构件-喷射型分配器的结构优化 被引量：1

8

作者 薄守石 雷瑞星 +2 位作者 杨昊 张旭 孙兰义 《炼油技术与工程》 CAS 2021年第3期48-52,共5页

采用欧拉两相流模型和标准的k-ε湍流模型,对一种喷射型分配器进行了数值模拟,在此基础上探讨了气相入口结构、液相入口数量、出口喷嘴直径等对分配器不均匀度和压力降等性能的影响,进而优化了分配器结构。研究结果表明,改进型分配器气... 采用欧拉两相流模型和标准的k-ε湍流模型,对一种喷射型分配器进行了数值模拟,在此基础上探讨了气相入口结构、液相入口数量、出口喷嘴直径等对分配器不均匀度和压力降等性能的影响,进而优化了分配器结构。研究结果表明,改进型分配器气相入口形式为朝向同侧的2孔,液相入口个数为4个,出口喷嘴直径为12 mm,分配器下方200 mm的液相分布不均匀度为0.170 2,与基本构型分配器相比降低了3.46%,可在一定程度上改善分布效果;压力降与基本构型分配器的压力降相近。 展开更多

关键词 加氢反应器 喷射型分配器 结构优化 液体分布不均匀度 压力降

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固定床反应器溢流型气液分配盘的性能模拟 被引量：1

9

作者 薄守石 桑文蓉 +2 位作者 徐子涵 刘敬敬 孙兰义 《石油炼制与化工》 CAS CSCD 北大核心 2022年第8期79-83,共5页

以油品和氢气为原料,选用欧拉-欧拉多相流模型和标准k-ε湍流模型,利用计算流体力学(CFD)软件建立了固定床反应器分配盘数学模型,并在验证模型准确性的基础上对由溢流型分配器组成的分配盘进行性能分析,考察了分配器排列方式、间距、分... 以油品和氢气为原料,选用欧拉-欧拉多相流模型和标准k-ε湍流模型,利用计算流体力学(CFD)软件建立了固定床反应器分配盘数学模型,并在验证模型准确性的基础上对由溢流型分配器组成的分配盘进行性能分析,考察了分配器排列方式、间距、分配盘下方空高等因素对分配盘性能的影响。结果表明,当以正方形形式排列、布点间距为118 mm、分配盘与催化剂床层间距为150 mm时,气液分配盘液相分布的不均匀度最小,仅为1.86%,比基本构型分配盘的液相分布不均匀度降低了42.9%。 展开更多

关键词 溢流型分配器 数值模拟 间距 布置方式 液相分布 不均匀度

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固定床反应器内构件-喷射型分配器性能的计算流体力学研究

10

作者 薄守石 杨昊 +2 位作者 雷瑞星 张旭 孙兰义 《石油学报（石油加工）》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期939-945,共7页

采用欧拉两相流模型和标准的k-ε湍流模型,建立了一种喷射型分配器的数学模型。在对喷射型分配器基本构型进行模拟分析的基础上,从操作弹性和物性适应性等角度分析了分配器的性能,分析了液相密度、液相黏度和气相密度对分配器性能的影... 采用欧拉两相流模型和标准的k-ε湍流模型,建立了一种喷射型分配器的数学模型。在对喷射型分配器基本构型进行模拟分析的基础上,从操作弹性和物性适应性等角度分析了分配器的性能,分析了液相密度、液相黏度和气相密度对分配器性能的影响。结果表明:喷射型分配器能够适应液相进料在某套加氢工艺装置设计负荷的60%~110%范围内的波动;分配器对气-液相物性的适应性较好,能够适用于高黏度油品,当液相密度低于800 kg/m^(3)、气相密度低于30 kg/m^(3)时,能够实现良好的液相分布效果。 展开更多

关键词 喷射型分配器 数值模拟 计算流体力学 结构优化

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降液膜波动的影响因素分析 被引量：16

11

作者 马学虎 薄守石 +3 位作者 兰忠 陈嘉宾 陈宏霞 白涛 《高校化学工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第1期10-15,共6页

建立了溴化锂溶液沿平板降膜的流动模型。利用VOF方法捕捉降液膜的自由流动表面,利用CSF模型考虑表面张力对降液膜流动的作用,研究了入口扰动频率、降膜Re和平板倾斜角对降膜波动演化过程的影响。模拟结果表明,入口处的低频率扰动发展... 建立了溴化锂溶液沿平板降膜的流动模型。利用VOF方法捕捉降液膜的自由流动表面,利用CSF模型考虑表面张力对降液膜流动的作用,研究了入口扰动频率、降膜Re和平板倾斜角对降膜波动演化过程的影响。模拟结果表明,入口处的低频率扰动发展为孤波,随着频率的增加,波长减小,孤波与孤波通过他们之间的波后、衬底和毛细波相互影响,而高频率扰动演变成毛细波。随着Re的增加,波幅和波长增加,同时波峰处的循环流动强度增加。随着倾斜角的增加,重力沿流动方向的分力增加,波发展速度增加。同时分析了波内的速度场和壁面切应力等动力学特性。 展开更多

关键词 LIBR 降膜 波动力学 模拟

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高温双再生器型吸收式热变换器热力循环分析 被引量：5

12

作者 马学虎 李达 +3 位作者 郝兆龙 兰忠 王群昌 薄守石 《大连理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第6期794-798,共5页

提出一种新型以溴化锂溶液为工质的高温双再生器型吸收式热变换器(HDAHT)循环系统,该系统在高温单级吸收式热变换器循环中再生器和冷凝器之间增加了第二级再生器.HDAHT系统可以将高温废热源的温度进一步提高至有用温位.对HDAHT内各参数... 提出一种新型以溴化锂溶液为工质的高温双再生器型吸收式热变换器(HDAHT)循环系统,该系统在高温单级吸收式热变换器循环中再生器和冷凝器之间增加了第二级再生器.HDAHT系统可以将高温废热源的温度进一步提高至有用温位.对HDAHT内各参数对系统性能系数COP的影响进行了模拟计算.计算结果表明,系统性能系数COP随着蒸发温度、低压再生器温度和溴化锂溶液中间浓度的升高而增大,随着吸收温度、高压再生器温度和溴化锂稀溶液浓度的升高而减小.在适合的操作条件下,本循环的系统性能系数COP达到了0.61,是高温单级吸收式热变换器的1.2倍.所得到的这些规律将为高温吸收式热变换器设计系统优化提供必要的理论依据. 展开更多

关键词 双再生器 吸收式热变换器 溴化锂溶液 性能系数

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加氢反应器气液分配器数值模拟与结构优化 被引量：10

13

作者 侯亚飞 李伟 +2 位作者 柳士开 薄守石 孙兰义 《石油炼制与化工》 CAS CSCD 北大核心 2018年第5期97-102,共6页

采用Fluent软件对加氢反应器中单个泡罩分配器的流体力学性能进行模拟,以BL型气液分配器为基础构型,通过改进其下降管和碎流板结构进行结构优化。结果表明,改进的气液分配器构型与原BL型气液分配器相比,喷洒面积增大255%,不均匀度减小30... 采用Fluent软件对加氢反应器中单个泡罩分配器的流体力学性能进行模拟,以BL型气液分配器为基础构型,通过改进其下降管和碎流板结构进行结构优化。结果表明,改进的气液分配器构型与原BL型气液分配器相比,喷洒面积增大255%,不均匀度减小30.19%,压降增大73.63%,综合性能优于原BL型气液分配器。 展开更多

关键词 加氢反应器 分配器 数值模拟 结构优化

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管内降膜式第二类吸收热泵性能实验研究 被引量：3

14

作者 王群昌 马学虎 +3 位作者 薄守石 苏风民 陈宏霞 陈嘉宾 《化学工程》 CAS CSCD 北大核心 2010年第3期1-4,共4页

分别考察了在垂直螺旋管内降膜式第2类吸收热泵系统中,溶液流量、循环热水流量、操作温度对吸收器传热传质系数、系统性能系数COP及热效率Eth的影响。实验结果表明:随着溶液流量的增加,吸收器的传热传质系数也逐渐增大,而COP与Eth则有... 分别考察了在垂直螺旋管内降膜式第2类吸收热泵系统中,溶液流量、循环热水流量、操作温度对吸收器传热传质系数、系统性能系数COP及热效率Eth的影响。实验结果表明:随着溶液流量的增加,吸收器的传热传质系数也逐渐增大,而COP与Eth则有下降趋势;增加循环热水流量,吸收器传热传质系数也增大,但对COP与Eth的影响却较小;对于操作温度,吸收器传热传质系数会随着废热温度的升高而增大,随着冷却水温度的降低而增大。同时,通过软件ABSIM的模拟计算,得到的数据与实验数据吻合较好。 展开更多

关键词 第2类吸收式热泵 管内降膜 螺旋管 ABSIM模拟

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壁面涂层构型对垂直降膜流动特性的影响 被引量：2

15

作者 王群昌 马学虎 +3 位作者 陈嘉宾 薄守石 陈宏霞 苏凤民 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第z2期37-40,共4页

利用特种表面涂层材料对实验管壁进行改性,使液膜形成沟流,实现液膜的内外表面溶液重新掺混;管外涂层的不同构型形成表面张力梯度表面,在吸收过程中可引导液滴向液膜方向运动,促进液膜扰动,从而达到强化传质的目的.通过液膜流动的可视... 利用特种表面涂层材料对实验管壁进行改性,使液膜形成沟流,实现液膜的内外表面溶液重新掺混;管外涂层的不同构型形成表面张力梯度表面,在吸收过程中可引导液滴向液膜方向运动,促进液膜扰动,从而达到强化传质的目的.通过液膜流动的可视化照片和液膜波动特性的实验结果,对不同状况下的流动形态进行初步分析。 展开更多

关键词 界面效应 波动液膜 表面张力 表面涂层

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高温高压LiBr吸收式热泵的腐蚀特性研究 被引量：2

16

作者 陈宏霞 马学虎 +2 位作者 陈嘉宾 薄守石 张磊 《石油化工腐蚀与防护》 CAS 2007年第1期1-4,共4页

文章模拟高温吸收式热泵的高温高压、低氧含量等工况,考查了SUS304不锈钢在高温(150～200℃)LiBr溶液中的腐蚀规律。发现溶液浓度和温度的提高使点蚀转变为膜腐蚀,浓度的变化主要改变了离子的吸附量,温度则主要影响氧化膜的厚度,从而改... 文章模拟高温吸收式热泵的高温高压、低氧含量等工况,考查了SUS304不锈钢在高温(150～200℃)LiBr溶液中的腐蚀规律。发现溶液浓度和温度的提高使点蚀转变为膜腐蚀,浓度的变化主要改变了离子的吸附量,温度则主要影响氧化膜的厚度,从而改变了304的腐蚀速率。运用SEM,XPS和EDMA等表征方法分析膜状物的成分为Fe(OH)_2和SiO_2,结果证明内层SiO_2膜有很好的缓蚀作用。 展开更多

关键词 高温高压SUS304 LiBr溶液 膜腐蚀

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管式气液分配器数值模拟研究 被引量：3

17

作者 柳士开 薄守石 +2 位作者 李伟 侯亚飞 孙兰义 《石油炼制与化工》 CAS CSCD 北大核心 2018年第1期65-69,共5页

气液分配器是固定床加氢反应器的重要内构件。选用欧拉-欧拉多相流模型和RNGk-ε湍流模型对管式分配器性能进行数值模拟,对比了3种分配器加碎流板和不加碎流板时的分配性能。结果表明:增设碎流板后,分配器的分配性能显著提高,但分配器... 气液分配器是固定床加氢反应器的重要内构件。选用欧拉-欧拉多相流模型和RNGk-ε湍流模型对管式分配器性能进行数值模拟,对比了3种分配器加碎流板和不加碎流板时的分配性能。结果表明:增设碎流板后,分配器的分配性能显著提高,但分配器的压降增加;侧圆孔90°交叉布置加碎流板的斜口管分配器分配性能最佳;增设碎流板后,气体进入分配器的方式及溢流孔的布置方式对分配器分配性能的影响大大降低。 展开更多

关键词 气液分配器 数值模拟 碎流板 分配性能

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不同进料形式鼓泡床反应器流动特性的模拟研究 被引量：1

18

作者 薄守石 王剑 +1 位作者 白飞 孙兰义 《石油炼制与化工》 CAS CSCD 北大核心 2016年第2期9-15,共7页

选用欧拉-欧拉多相流模型和RNG k-ε湍流模型对不同进料形式鼓泡床反应器进行了三维全尺寸模拟,分析并比较了采用不同形式进料的反应器内气含率和轴向液速的异同。结果表明:不同进料形式的鼓泡床反应器内均形成了循环流动;文丘里喷嘴和... 选用欧拉-欧拉多相流模型和RNG k-ε湍流模型对不同进料形式鼓泡床反应器进行了三维全尺寸模拟,分析并比较了采用不同形式进料的反应器内气含率和轴向液速的异同。结果表明:不同进料形式的鼓泡床反应器内均形成了循环流动;文丘里喷嘴和多喷嘴的性能优于单喷嘴;环管分布器和排管分布器能提供均匀的气含率分布和大尺度的液相循环流动,性能优于3种喷嘴进料形式。 展开更多

关键词 鼓泡床反应器 喷嘴 分布器 数值模拟

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基于VB6.0的套管式换热器辅助程序设计

19

作者 方运惠 薄守石 《广州航海学院学报》 2018年第1期47-51,共5页

以Microsoft Visual Basic 6.0为工具,进行套管式换热器计算机辅助程序设计,可快速、精确地计算换热器的各种参数,包括换热量、换热系数、压降、换热管数目和换热管结构尺寸,减少了换热器设计计算时间.在计算结果的基础上,调用Auto CAD ... 以Microsoft Visual Basic 6.0为工具,进行套管式换热器计算机辅助程序设计,可快速、精确地计算换热器的各种参数,包括换热量、换热系数、压降、换热管数目和换热管结构尺寸,减少了换热器设计计算时间.在计算结果的基础上,调用Auto CAD Application进行自动绘图.,缩短换热器设计周期,提高设计人员工作效率. 展开更多

关键词 套管式换热器 辅助程序 自动绘图

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流体物性对悬浮床加氢环流反应器的影响 被引量：4

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作者 薄守石 武俊庭 孙兰义 《石油炼制与化工》 CAS CSCD 北大核心 2013年第8期59-62,共4页

利用计算流体力学方法采用标准k-ε湍流模型和欧拉两相流模型对重油悬浮床加氢环流反应器进行数值模拟,考察了气相密度、液相密度、液相黏度等流体物性对环流反应器流场以及气含率的影响。数值模拟结果表明:气相密度的改变对环流反应器... 利用计算流体力学方法采用标准k-ε湍流模型和欧拉两相流模型对重油悬浮床加氢环流反应器进行数值模拟,考察了气相密度、液相密度、液相黏度等流体物性对环流反应器流场以及气含率的影响。数值模拟结果表明:气相密度的改变对环流反应器内部的流场以及气含率几乎没有影响,而液相黏度改变对环流反应器轴向速度和气含率能产生较大的影响,液相密度改变能够对气含率产生较大影响。 展开更多

关键词 悬浮床加氢 环流反应器 数值模拟 密度 黏度 气含率

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