文獻-FLUENT軟件在石油化工設備中的應用

helloshigy

摘要：n朋ENT軟件的主要特點，將其特點運用在具體的石油化工設備上。對加熱妒、靜態混合器、換熱器模擬后能獲得完整的數
據，能將計算情況在計算機屏幕上形象地再現。通過模擬能真實反映石油化工設備內部的復雜流動，模擬結果為設計、操作人員提
供設計及改進理論依據。把FLUENT軟件用于更多的煉化車間進行分析模擬．更好的改善石油化工設備運行的安全性和可靠性。
關鍵詞：石油化工；旋風分離器；FLUENT；靜態混合器
中圖號：TH432．1 文獻標識碼：A 文章編號：1673—5285(2008)02—0077_03
從上世紀90年代FLuENT作為流動傳熱分析軟
件，被各個行業所了解，并應用與石油化工、航空航天、
汽車工業等領域。對設計、生產有了顯著的指導效果，
為產品的優化提供了可靠的依據，同時也節省了大量
的人力和物力，縮短了實驗室研究時間。目前利用
FLUENT軟件分析石油化工設備，進行操作過程的優
化及改善石油化工設備的安全性和可靠性正處于新研
究領域。
在煉化工廠各種氣相、液相流體會流過許多操作
單元，通過分析流場，單元的流動情況能通過FLuENT
模擬結果可視化表示出來，工程技術人員就能確定問
題出現的原因并提出解決問題的方案。在一個煉化工
廠里有成百個煉廠操作單元可供模擬分析，主要的煉
化過程(催化裂化、烴化、加氫裂解、重整等)用
FLuENT進行了模擬現已受益，改善了裝置的可靠性，
擴大了操縱條件。本文介紹FLuENT軟件的主要特點，
及相關特點在石油化工設備上的模擬分析。
1 FLUENT軟件的特點及用途
FLuENT是用于計算復雜幾何條件下流動和傳熱
問題的程序。它提供的無結構網格生成程序，把計算相
對復雜的幾何結構問題變得容易和輕松。可以生成的
網格包括二維的三角形和四邊形網格；三維的四面體、
六面體及混合網格。并且，可以根據計算結果調整網
格。這種網格的自適應能力對于精確求解有較大梯度
的流場如自由剪切流和邊界層問題有很實際的作用。
同時，網格自適應和調整只是在需要加密的流動區域
里實施，而非整個流動場，因此可以節約計算時間。
其用途有：采用三角形、四邊形、四面體、六面體及
其混合網格計算二維和三維流動問題。計算過程中，網
格可以自適應；可壓縮與不可壓縮流動問題；穩態和瞬
態流動問題；無粘流，層流及湍流問題；牛頓流體及非
牛頓流體；對流換熱問題(包括自然對流和混合對流)；
導熱與對流換熱耦合問題；輻射換熱；慣性坐標系和非
慣性坐標系下的流動問題模擬；多運動坐標系下的流
動問題；化學組分混合與反應；可以處理熱量、質量、動
量和化學組分的源項；用Lagrangian軌道模型模擬稀
疏相(顆粒，水滴，氣泡等)；多孔介質流動；一維風扇、
熱交換器性能計算；兩相流問題；復雜表面形狀下的自
由面流動【l】。
2 FLUENT軟件用于分析化工設備
在化工生產工藝過程中，所使用的化工設備，流
量、溫度、壓強，是最常用的衡量設備標準。對設備的模
擬分析，主要是針對這些量。分析化工設備如換熱器主
要分析其對流換熱問題，泵、壓縮機的葉片上氣體流
·收稿日期：2007一12一13
作者簡介：劉偉(1981一)，男。遼寧石油化工大學機械工程學院化工過程機械專業，在讀碩士研究生。
78 石油化工應用2008年第27卷
動。攪拌器的腔體流動等。
2．1流場的模擬分析應用
當工程師進行設計、評估過程設備時，用nuent軟
件進行流動的模擬分析，就會縮短工程師的設計周期，
在激烈的競爭市場贏得優勢，解決設備現有的修理故
障。通過nuent軟件過程最佳處理改善設備性能，揭示
出提高設備生產能力的可能性。nuent軟件廣泛應用與
工業生產，它高級的CFD技術讓你能處理復雜的幾何
容器，例如靜態混合器、旋風分離器、蒸餾踏板、螺桿擠
壓機、泵、壓縮機都能模擬出它們的復雜物理模型的流
動情況。由摩洛哥大學的Andrew Hr，rmak、Phil Wood
等人對靜態混合器進行了兩種介質混合的模擬分析回，
如圖1所示，靜態混合器的幾何結構復雜。在建模及網
格劃分時極為復雜，這就需要對模型不斷的改進、在計
算過程中調節網格，使計算收斂。
旋風分離器是煉油廠催化裂化裝置的重要設備之
一，它的性能好壞，直接關系到裝置運轉周期和經濟效
益。影響旋風分離器性能的因素很多，通常就旋風分離

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