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第２ ７卷
第 ２期
自
石 油 化 工 应 用
ＰＥＴＲ０ＣＨＥＭＩ ＣＡＬ Ｎ０ＵＳ Ｉ ＴＲＹ ＡＰＰＵ ＣＡＴ１ ０Ｎ
Ｖｏ ．７ Ｎｏ２ １ ． ２ Ａｐ ． ０ ８ ｒ２ ０ ７ ７
２０ ０ ８年 ４月
殛Ｆ ＵＥＮＴ软件在石油化工设备中的应用 ｛Ｌ ＿ 技甲基丙烯酸甲酯 一
刘 伟 ， 孙 铁 王 ， 灿 尹 ， 俊
（． １ 辽宁石油化 工大学机械 工程 学院， 辽宁抚顺 １３０ ；． １０ １２东北大学， 沈阳 １０ ０ ） １０ ４
摘 要 ：Ｌ Ｅ Ｔ 件 的 主要 特 点 ， ＦＵ Ｎ 软 将其 特 点 运 用 在 具体 的石 油 化 工 设备 上 。对 加 热 炉 、 态混 合 器 、 热 器模 拟 后 能 获得 完 整 的数 静 换
据， 能将计算情况在计算机屏幕上形象地再现。通过模拟 能真实反 映石 油化 工设备 内部的复杂流动。 模拟结果为设计 、 操作人 员提 供设计及改进理论依 据。把 Ｆ Ｕ Ｎ Ｌ Ｅ Ｔ软件 用于更 多的炼化 车间进行分析模拟 ， 更好 的改善石油化工设备运行的安全性和可靠性。 关键词： 石油化工； 旋风分 离器；Ｌ Ｅ Ｔ静态混合器 ＦＵ Ｎ ｉ
中图 号 ： Ｈ ３ ． Ｔ ４ ２１ 文 献 标 识 码 ： Ａ 文章 编 号 ：６ ３ ５ ８ （０
８０ － ０ ７．３ １７ － ２５ ２ ０ ）２ ０ ７ － － ０
从上 世 纪 ９ 代 Ｆ Ｕ Ｎ ０年 Ｌ Ｅ Ｔ作 为 流 动传 热分 析 软 六面体及混合 网格 。并且 ，可以根据计算结果调整网 件 ， 各个行业 所 了解 ， 应用 与 石油化 工 、 被 并 航空 航 天 、 格 。这 种 网格 的 自适应 能力对 于 精确求 解 有较大 梯度 汽车工业 等领域 。对 设计 、 产有 了显 著 的指导 效果 ， 的流 场如 自由剪 切 流 和边 界层 问题 有 很 实 际 的作用 。 生 为 产 品的优化提 供 了可靠 的依 据 ，同时也 节省 了大 量 同时 ，网格 自适 应 和调整 只是 在需 要加 密 的流动 区域
的人 力 和 物力 ，缩 短 了实验 室研 究 时 间 。 目前 利用 里实 施 ， 而非整 个流 动场 ， 因此可 以节约 计算 时间 。
ＦＵ Ｎ Ｌ Ｅ Ｔ软件分 析 石 油化工 设 备 ，进行 操 作 过程 的 优
究领 域 。
其用 途有 ： 三 角形 、 采用 四边形 、 四面体 、 面体 及 六 格可 以 自适 应 ； 压缩 与不可压 缩 流动 问题 ； 态 和瞬 可 稳
化及 改善石 油化工 设 备 的安全 性 和可靠 性正 处于 新研 其混合网格计算二维和三维流动问题。 计算过程中， 网 在炼化 工厂各 种气 相 、液 相流体 会 流过许 多 操作 态 流动 问题 ； 粘流 ， 流 及 湍流 问题 ； 无 层下城区课改在线 牛顿 流体 及 非 单元 ， 通过 分析 流场 ， 元 的流 动情 况 能通 过 Ｆ Ｕ Ｎ 牛顿 流体 ； 单 ＬＥＴ 对流换 热 问题 （ 包括 自然 对流 和混合 对 流 ） ； 模拟结果 可 视化表示 出来 ，工程 技术 人员 就 能确 定 问 导热与对流换热耦合问题 ； 辐射换热 ； 惯性坐标系和非 题出现 的原 因并 提 出解 决 问题 的方案 。在 一个 炼 化工 惯性 坐标系 下 的流动 问题模 拟 ；多运 动 坐标 系下 的流 厂 里有 成百个炼 厂操 作单 元可 供模 拟分 析 ，主要 的炼 动问题 ； 化学 组分 混合 与反应 ； 以处 理 热量 、 量 、 可 质 动 化 过 程 （ 化 裂 化 、烃 化 、加 氢 裂 解 、 重 整 等 ） 催 用 量和 化学组 分 的源项 ；用 Ｌｇａｇ ｎ轨道模 型模 拟稀 ａｒｎ￣ ＂ ａ ＦＵ Ｎ Ｌ Ｅ Ｔ进行 了模 拟 现 已受 益 ， 善 了装 置 的可 靠 性 ， 疏相（ 改 颗粒 ， 水滴 ， 气泡等 ）多孔介质流动 ； ； 一维风扇 、 扩 大 了操 纵条件 。 文介 绍 Ｆ Ｕ Ｎ 本 Ｌ Ｅ Ｔ软件 的主要 特 点 ， 热交换 器性 能计算 ； 相流 问题 ； 两 复杂 表 面形状下 的 自 及 相关特 点在石 油化工 设备 上 的模拟分 析 。
由面 流动【 １ １ 。
１ Ｆ ＵＥ Ｔ软 件 的总统选举 特 点 及 用途 Ｌ Ｎ
ＦＵ Ｎ Ｌ Ｅ Ｔ是 用 于计 算复 杂 几何 条 件下 流 动 和传 热
２ ＦＵ Ｎ Ｌ Ｅ Ｔ软 件 用于 分析 化 工设备
在 化 工生 产 工 艺过 程 中 ，所 使用 的化 工设 备 ， 流
问题的程序。 它提供的无结构网格生成程序 ， 把计算相 量 、 温度 、 压强 ， 是最常用的衡量设备标准。 对设备的模 主要是 针对 这些 量 。 分析 化工设 备如换 热器 主 对复杂的几何结构问题变得容易和轻松。可 以生成的 拟分 析 ， 网格包括二维的三角形和四边形 网格 ； 三维的四面体 、 要分析其对流换热问题 ，泵 、压缩机的叶片上气体流
收 稿 日期 ：０ ７ １— ３ ２０ — ２ １
作者简介 ： （９ １）男 ， 刘伟 １８～ ， 辽宁石油化 工大学机械 工程学 院化工过程机械专业 ， 在读硕士研 究生。
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石 油化 工应 用
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动。搅拌器的腔体流动等。 ２１ 流场的模拟分析应用 ．
压机、 、 泵 压缩机都能模拟出它们的复杂物理模型的流
动情况。由摩洛哥大学的 Ａ ｄ ｗＨｙ ａ Ｐ ｉＷ ｏ ｎｒ ｒｍ ｋ、ｈ ｏｄ ｅ ｌ
当工程师进行设计 、 评估过程设备时 ， ｆ ｅｔ 用 ｌ ｎ 软 等人对静态混合器进行了两种介质混合的模拟分析圆 ｕ ， 件进行流动的模拟分析 ， 就会缩短工程师的设计周期 ， 如 图 １ 所示 ， 静态 混合器 的几何 结构 复杂 ， 在建模 及 网 在激烈的竞争市场赢得优势 ，解决设备现有的修理故 格划分时极为复杂 ， 这就需要对模型不断的改
进 、 在计 障。 通过 ｆ ｅｔ ｌ ｎ软件过程最佳处理改善设备性能 ， ｕ 揭示 算过程 中调节网格 ， 使计算收敛。 出提高设备生产能力的可能性。 ｕｎ 软件广泛应用与 ｌ ｆ ｅｔ 工业生产 ， 它高级的 Ｃ Ｄ技术让你能处理复杂的几何 Ｆ 旋风分离器是炼油厂催化裂化装置的重要设备之
一
它的性能好坏 ， 直接关系到装置运转周期和经济效 容器 ， 例如静态混合器 、 旋风分离器、 蒸馏踏板 、 螺杆挤 益。 影响旋风分离器性能的因素很多 ， 通常就旋风分离
，
图 Ｉ 由 Ａ ｄｅ ｙ ｋ等人模 拟 的静 态 混合 器 ｎ ｒｗＨｒ ｍａ
器本体来看 ， 影响其分离效率 的因素有三 ： 一是分离器 Ｆ Ｕ Ｎ Ｌ Ｅ Ｔ在燃 烧模拟 分预混燃 烧 ， 预 混燃烧 。 预混 非 在
顶部 的“ 次流 ” 二 引起 的顶灰 环 ； 是排 气 管 下端 处 的 燃烧 系统 中， 二 反应 物
在燃 烧 以前 以分 子水平 混合 。 预 非 “ 短路 流”三是 排尘 附近 的返混 。 三个部 位往 往使旋 混燃烧 的例 子包括 甲烷 燃烧 、粉煤 炉 和 内部燃 烧柴 油 ； 这 风分离器 的效率 降低 。 提高 回收效 率 ， 要 就要 设法 消除 （ 压缩 ） 发动 机 。 解 炉 、 裂 加热炉 等加 热设备 是炼厂常用 这 三 处 的影 响程 度 ， 其途 径 有 二 ： 一是 研 究 新 的结 构 ， 有燃烧过程 的设备 ， 如何提高裂解炉 、 加热炉的效率 ，
二是优化旋风分离器各部分相关尺寸，通常是两者并 从最初 的加热炉炉管、 炉膛设计 ， 到燃料喷嘴的安放位 都可 以对其 做燃烧 模拟 。 多反应 系 许 用［ ３ 】 。由宋健斐 ， 耀东 ，时铭显对 蜗壳 式旋 风分离 器 置及 其几 何结 构 ， 魏
进行 了气相 流场 的非轴 对称 特性 的模 拟 ，分析 了旋 风 统包 括通 过对 流和辐 射换 热对墙 壁 、小滴 或者颗 粒 的
还能分析燃烧后的产物及温度分布 ， 根据化学平 分离器 的结构特点 ，采用 Ｆｕｎ 软件提供的雷诺应力 传热， ｌ ｔ ｅ 模型（ ｓ 对蜗壳式旋风分离器内气相流场进行 了数 衡计算的组分摩尔分数。 Ｒ Ｍ） 值模拟 ， 重点考察流场的非轴对称特性［ ４ １ 。这种模拟结 ２３ 换 热模 拟分析 的应用 ． 换热器是炼油化工车间最常用的换热设
备 ， 设计 人 员就可 以对 比以前 的运行 报告感人爱情微电影 来 鉴别那 些有 问题 的 人员通过最初的换热计算 ，设计处换热器的壳体、 管
果 可 以用来 指导 技术 改进 。有 了这 些模 拟结 果后 技术
区域。 这些模拟实验能指导工程技术人员 ， 并有助于工 程 、 管束 ， 浮头等配件 ， 但是换热介质在换热器内如何 程设计人员计划 和评价一个新的旋风分离器的设计 ， 流动却没有通过计算公式来计算分析 。现在借助于
在近期的停工大修期间就可 以实行新的设计方案 。
公众舆论２ 燃烧模拟的应用 ． ２
ｌ ｎ 流体模拟计算软件 ， ｆ ｅｔ ｕ 就可以对换热器腔体内部的 流场、 戴玉庆及换热温度 、 压力分布做可视化模拟分析 ， ２ 图
面向实际装置（ 如锅炉 、 内燃机 、 火箭发动机、 火灾 就是管壳换热器的流动模拟分析 。有 了模拟结果就能 等 ）ｕｎ 软件也能模拟多相流动的流动情况。 ｕｎ 软 很
好的指导我们进行设计、 ｌ ｆ ｅｔ ｌ ｆ ｅｔ 改进及维修 。由刘利平、 黄 件是相 当可靠 的模拟应用软件 ，Ｌ Ｅ Ｔ可以模拟宽 万年已经利用 Ｆ Ｕ Ｎ ＦＵ Ｎ Ｌ Ｅ Ｔ软件模拟管壳式换热器壳程三 广 范 围内的燃烧 （ 反应 流 ） 问题 。然 而 ， 需要 注意 的 是 ： 维流场 ，对换热器的壳程三维流场进行了流动与传热 必须保 证所使用 的物理模 型要适合所 研究 的问题 。 数值模拟。 在不同的流体初速下 ， 得到了换热器壳程流
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刘 伟等 Ｆ Ｕ Ｎ 软件在石油化工设备中的应用 ＬＥＴ
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可以看出应用 ｆ ｅｔ ｌ ｎ 对化工过程分析 ｕ 体压力场、 温度场及速度矢量场等的分布图， 并对结果 程流动单元分析， 进行了讨论， 计算结果与实际情况相符 ， 说明计算模型 有可行的实用价值： 研究成本低 ， 周期短 ； 无实验仪器干 合适 ， 为换热
器数值研究开辟了新 的道路圈 。
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