Barracuda石油化工解決方案?；萍?/h1>

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IP屬地：寧夏 上傳時(shí)間：2022-01-24 格式：DOC 頁數(shù)：21 大?。?.64MB 積分：12 舉報(bào) 版權(quán)申訴

1、Barracuda在石油化工領(lǐng)域的應(yīng)用北京?；问⒖萍加邢薰?011-07目 錄1.應(yīng)用背景32.Barracuda簡介42.1獨(dú)有的網(wǎng)格生成技術(shù)42.2先進(jìn)的數(shù)值求解技術(shù)52.3Barracuda在流化模擬方面的三大優(yōu)勢(shì)63.石油化工應(yīng)用案例83.1提升管反應(yīng)器83.2旋風(fēng)分離器113.3 FCC再生裝置123.3.1 介紹123.1.2 幾何結(jié)構(gòu)及操作條件133.1.3 CPFD BARRACUDA模型創(chuàng)建14計(jì)算網(wǎng)格及顆粒14初始條件和邊界條件143.1.4 附加模型153.1.5 結(jié)果163.1.6結(jié)論184.Barracuda典型用戶201. 應(yīng)用背景催化裂化是石油煉制過程之一，是

2、在熱和催化劑的作用下使重質(zhì)油發(fā)生裂化反應(yīng)，轉(zhuǎn)變?yōu)榱鸦瘹?、汽油和柴油等的過程。作為煉油廠的核心加工裝置，催化裂化設(shè)備也面臨著越來越多的挑戰(zhàn)。不斷嚴(yán)格的環(huán)保要求，主要是汽油規(guī)格的升級(jí)對(duì)烯烴和硫含量的要求以及煙氣排放量的限制；對(duì)產(chǎn)品需求比例的變化，如市場對(duì)柴油需求比例和數(shù)量的增加，即所謂的柴油化趨勢(shì)。這些都對(duì)現(xiàn)有的催化裂化裝置與催化裂化的進(jìn)一步發(fā)展形成很大的沖擊。而且除了采用新型有效的降低催化裂化汽油和柴油的硫含量外，還要考慮各種技術(shù)的費(fèi)用問題。我國催化裂化所面臨的問題：（1）我國FCC單套平均能力?。?）裝置能耗高；（3）FCC催化劑發(fā)展水平不高；（4）我國FCC 裝置開工周期短。這也是我國和國外

3、催化裂化技術(shù)的主要差距。對(duì)于目前面臨的以上問題，需要采用相應(yīng)的工藝流程與工藝設(shè)備來完成。科學(xué)合理的工藝流程和技術(shù)先進(jìn)的工藝設(shè)備不僅能提高煤的深加工利用價(jià)值與煤制產(chǎn)品的生成率，而且還能顯著降低煤加工過程中對(duì)周圍生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生的破壞與影響。流態(tài)化技術(shù)由于具有傳熱和傳質(zhì)速率高，反應(yīng)速度快的特點(diǎn)，被廣泛用于能源工程領(lǐng)域，特別是煤化工等加工過程中。早期對(duì)流態(tài)化技術(shù)的研究與發(fā)展，主要以經(jīng)驗(yàn)計(jì)算和試驗(yàn)測(cè)試為主。但隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)與數(shù)值模擬方法的飛速發(fā)展，人們?cè)絹碓讲粷M足于經(jīng)驗(yàn)與試驗(yàn)的方法，而是試圖從描述過程的各種微分方程出發(fā)，模擬真實(shí)流態(tài)化工程中的各種傳熱、傳質(zhì)以及化學(xué)反應(yīng)機(jī)理與規(guī)律，以此為基礎(chǔ)分析預(yù)測(cè)流態(tài)化裝

4、置的總體特性，為工程設(shè)計(jì)和優(yōu)化等提供理論依據(jù)與指導(dǎo)建議。數(shù)值模擬作為研究流態(tài)化裝置的有力工具，不僅可以縮短開發(fā)周期，節(jié)約研究費(fèi)用，還可以獲得由于實(shí)驗(yàn)條件或測(cè)試技術(shù)限制在實(shí)驗(yàn)中無法得到的宏觀與微觀信息。Barracuda正是一款專門用于模擬顆粒-流體流動(dòng)及化學(xué)反應(yīng)的著名商業(yè)數(shù)值模擬軟件。2. Barracuda簡介Barracuda工程軟件包是由美國的CPFD Software,LLC公司開發(fā)的專門用于模擬顆粒-流體流動(dòng)及化學(xué)反應(yīng)的商用軟件包，它致力于工業(yè)尺度流態(tài)化裝置的模擬。目前，眾多的政府研究機(jī)構(gòu)和世界財(cái)富500強(qiáng)企業(yè)已選用它來做工廠設(shè)計(jì)和工藝過程優(yōu)化。使用Barracuda，我們客戶就有了

5、一個(gè)可靠的工程設(shè)計(jì)，我們的自信源自Barracuda的科學(xué)依據(jù)。就像真正的梭魚，Barracuda軟件計(jì)算快速而功能強(qiáng)大。它是如此的獨(dú)特，以至于無法找到第二個(gè)類似的工程軟件!Barracuda在模擬復(fù)雜流體/顆粒/熱/化學(xué)反應(yīng)現(xiàn)象方面功能強(qiáng)大；它的計(jì)算速度快，能夠在設(shè)計(jì)期限內(nèi)得到一個(gè)有意義的準(zhǔn)定常特性，允許你迅速地在不同設(shè)計(jì)之間做出權(quán)衡。圖1 Barracuda GUI主界面2.1獨(dú)有的網(wǎng)格生成技術(shù)Barracuda工程軟件包包含一個(gè)自動(dòng)化的網(wǎng)格生成器，它可以便利的生成求解器可以高效求解的高質(zhì)量網(wǎng)格。在網(wǎng)格劃分時(shí)，用戶只需根據(jù)模擬對(duì)象的幾何結(jié)構(gòu)，定義一組封閉的輪廓面，點(diǎn)擊一下按鈕，即可快速完成

6、網(wǎng)格的自動(dòng)生成。對(duì)于復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，還允許用戶進(jìn)行網(wǎng)格局部加密。網(wǎng)格自動(dòng)生成技術(shù)大大簡化建模前處理工作，使得分析人員能夠投入更多的時(shí)間來完成模型的求解計(jì)算與結(jié)果分析。圖2網(wǎng)格生成器界面2.2先進(jìn)的數(shù)值求解技術(shù)CPFD是基于Eulerian Lagrangian框架對(duì)顆粒體多相流進(jìn)行模擬的。雖然通過顆粒體積分?jǐn)?shù)的空間梯度，Eulerian Eulerian模型可以模擬密集顆粒流附近的顆粒間應(yīng)力，但若考慮到顆粒的類型和尺度分布，連續(xù)方程將異常復(fù)雜，因?yàn)樾枰獙?duì)每一種類型和尺度的固體相求解連續(xù)方程和動(dòng)量方程。Eulerian Lagrangian模型是一種求解顆粒多相流較為經(jīng)濟(jì)的方法，它考慮較寬范圍的顆粒

7、類型、尺度和速度等。盡管如此，對(duì)于顆粒體積分?jǐn)?shù)較高的情況，顆粒間的碰撞頻率極高，采用真正意義的Lagrangian方法計(jì)算碰撞也是不現(xiàn)實(shí)的。CPFD技術(shù)借鑒了MP-PIC（multiphase particle-in-cell）方法，對(duì)顆粒相進(jìn)行了雙重處理方法，即顆粒既被視為是連續(xù)介質(zhì)，也被視為是離散體。將顆粒應(yīng)力梯度（在密集顆粒流中難于對(duì)每個(gè)顆粒進(jìn)行計(jì)算）處理成流體網(wǎng)格上的梯度，然后插值到離散顆粒體上；而顆粒相的其他屬性則在離散顆粒的位置處進(jìn)行計(jì)算。CPFD定義了一種插值算子，這種算子計(jì)算速度高，且可以保證全局及局部的守恒。這樣，CPFD方法消除了對(duì)高計(jì)算量的隱式解的依賴網(wǎng)格上顆粒法相應(yīng)力計(jì)

8、算所需要的；更重要的是，顆粒相和流體相隱式的耦合起來，能夠?qū)ο∈璧矫芗娜魏晤w粒體積分?jǐn)?shù)的顆粒-流體系統(tǒng)求解計(jì)算，為設(shè)計(jì)人員提供一個(gè)魯棒性優(yōu)良的數(shù)值解。用戶任意定義顆粒尺度分布不受限的顆粒和氣態(tài)物質(zhì)組分質(zhì)量、動(dòng)量和能量的完全守恒，流體、顆粒動(dòng)量緊耦合(完全隱式）顆粒應(yīng)力張量；顆粒-顆粒碰撞；顆粒-壁面反彈2.3 Barracuda在流化模擬方面的三大優(yōu)勢(shì)Barracuda對(duì)流化模擬的需求完全匹配。它所具有的以下三大優(yōu)勢(shì)，確立了它在流化裝置模擬中的領(lǐng)先地位。2.3.1準(zhǔn)確模擬顆粒流動(dòng)的基本機(jī)理在最基本的層面，Barracuda可以正確地獲得顆粒流動(dòng)的機(jī)理。使用固定網(wǎng)格的歐拉方法模擬氣相和液相，這

9、與傳統(tǒng)CFD方法一樣；而將顆粒狀固體用拉格朗日（無網(wǎng)格）方法模擬為大量離散體。Barracuda甚至可以捕獲由顆粒尺度分布（PSD）引起的所有重要機(jī)理。 用戶也可以指定任意的顆粒尺度分布，定義不限數(shù)量的組分，如煤和沙子。其它機(jī)理包括完全耦合的流體-顆粒曳力、真實(shí)的壁面沖擊和反射、涉及顆粒固體的化學(xué)反應(yīng)、由于氣化而導(dǎo)致顆粒尺度縮小。 2.3.2經(jīng)歷流化實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的驗(yàn)證為了驗(yàn)證Barracuda軟件的精確性和準(zhǔn)確性、捕獲大型實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)里的復(fù)雜流化特性，CPFD Software,LLC公司加入并成為顆粒固體研究公司（PSRI）的完全會(huì)員，可以分享PSRI的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。PSRI也是Barracuda的用戶

10、，它使用Barracuda設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。利用公開文獻(xiàn)數(shù)據(jù)作了大量驗(yàn)證性研究，同時(shí)也經(jīng)歷了用戶專有數(shù)據(jù)的多次驗(yàn)證，Barracuda軟件已被證明是目前最好的流化模擬工具，尤其適用于各種過程工程行業(yè)。圖3流化實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證2.3.3快速計(jì)算突破數(shù)值計(jì)算的瓶頸為了幫助工廠做出準(zhǔn)確、高效的設(shè)計(jì)和工藝過程優(yōu)化決策，對(duì)流化裝置的模擬必須具備以下四個(gè)條件：（1） 完全三維模擬；（2） 所模擬顆粒的尺度范圍寬、數(shù)量大。顆粒的最小尺度可達(dá)2微米，最大尺度則取決于流體網(wǎng)格的大小。一般情況下，Barracuda模擬顆粒的尺度范圍在5微米10毫米之間，模擬的顆粒數(shù)量可達(dá)到1016， 顆粒的總質(zhì)量可達(dá)數(shù)百噸；（3） 計(jì)算速度

11、必須滿足設(shè)計(jì)反復(fù)迭代的需要，可以很快獲得有意義的準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)特性；一般情況下，對(duì)于實(shí)驗(yàn)室尺度的問題，計(jì)算可在數(shù)分鐘至數(shù)小時(shí)內(nèi)完成，對(duì)于工業(yè)尺度的大規(guī)模問題，一般計(jì)算時(shí)間為數(shù)小時(shí)至數(shù)天；（4） 必須包含參數(shù)化和快速權(quán)衡不同設(shè)計(jì)的能力。確保可以得到最優(yōu)化的設(shè)計(jì)。Barracuda可以同時(shí)滿足上述四個(gè)條件，這得益于CPFD Software,LLC公司專有的數(shù)值技術(shù)CPFD（計(jì)算顆粒流體力學(xué)）。CPFD數(shù)值方法已經(jīng)由公司的創(chuàng)始人之一Dale 博士在計(jì)算物理雜志（Journal of Computational Physics）和其它行業(yè)認(rèn)可的期刊上發(fā)表。3. 石油化工應(yīng)用案例煤化工是以煤為原料，經(jīng)過化學(xué)加

12、工使煤轉(zhuǎn)化為其氣、液、燃料以及化學(xué)品的過程?，F(xiàn)代煤化工以發(fā)展清潔煤技術(shù)為基礎(chǔ)，不斷提高煤的綜合利用價(jià)值和降低對(duì)生態(tài)環(huán)境的污染和破壞。流態(tài)化技術(shù)以其傳熱效率高、傳質(zhì)速率高、反應(yīng)速度快的特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代煤化工過程當(dāng)中。流態(tài)化技術(shù)的研究與發(fā)展，對(duì)于發(fā)展清潔煤技術(shù)具有顯著的促進(jìn)作用。Barracuda作為一款致力于工業(yè)尺度流態(tài)化裝置的工程模擬軟件，能夠廣泛應(yīng)用到煤化工各個(gè)過程的設(shè)計(jì)開發(fā)過程中。它能夠處理從稀相到稠相任何復(fù)雜程度的氣固兩相流，可以考慮氣-氣、固-固及氣-固之間的各種化學(xué)反應(yīng)。對(duì)于顆粒流動(dòng)的模擬，能夠給定任何濃度任何尺度，考慮顆粒碰撞、顆粒磨損、顆粒反彈等實(shí)際顆粒運(yùn)動(dòng)機(jī)理。因此，它已

13、被眾多的世界著名廠商選用應(yīng)用到實(shí)際工程的設(shè)計(jì)開發(fā)當(dāng)中。Barracuda具體可應(yīng)用到煤粉下料、氣力輸送、煤粉燃燒、煤氣化等各個(gè)過程設(shè)備的設(shè)計(jì)、放大、優(yōu)化和控制當(dāng)中，實(shí)際應(yīng)用案例如下：3.1提升管反應(yīng)器提升管反應(yīng)器，催化劑和氣相原料在提升管中停留時(shí)進(jìn)行反應(yīng)，在出口處反應(yīng)產(chǎn)物與催化劑分離。催化劑經(jīng)再生后又重新進(jìn)入提升管，構(gòu)成一循環(huán)流化床反應(yīng)系統(tǒng)。提升管反應(yīng)器的主要優(yōu)點(diǎn)是返混較小，效率高，結(jié)構(gòu)簡單。目前的催化裂化裝置都采用提升管反應(yīng)器。以下為美國Sandia國家實(shí)驗(yàn)室采用Barracuda軟件對(duì)其真實(shí)提升管某一操作條件下內(nèi)部顆粒流動(dòng)的模擬。 圖4提升管結(jié)構(gòu)圖5 網(wǎng)格劃分 圖6提升管內(nèi)部顆粒返混現(xiàn)象

14、圖7 壓力分布圖7 管內(nèi)壓力梯度隨高度的變化（對(duì)比）3.2 FCC反應(yīng)分離裝置磨損研究位于Catleesburg的一條UOP液體催化裂化生產(chǎn)線在實(shí)際運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)，反應(yīng)器上的旋風(fēng)分離器磨損嚴(yán)重，需要頻繁更換。為提高設(shè)備使用壽命減少停機(jī)檢修，需要對(duì)設(shè)備內(nèi)流程進(jìn)行分析，找出導(dǎo)致磨損嚴(yán)重的原因，并提出改進(jìn)設(shè)計(jì)，降低磨損。圖8旋風(fēng)分離器幾何結(jié)構(gòu)及網(wǎng)格化修改設(shè)計(jì)方案如下：方案1原設(shè)計(jì)方案2方案1圖9 修改方案與原設(shè)計(jì)方案相比，修改方案1采用了新的旋風(fēng)分離器，尺寸較原來的旋風(fēng)分離器較大，旋風(fēng)分離器的入口截面積也略有增大。同時(shí)為了減輕湍流對(duì)旋風(fēng)分離器性能的影響，在反應(yīng)器的出口流道內(nèi)安裝除渦板。修改方案2與方案1

15、相比，在截面處增加了一個(gè)倒角。圖11 磨損部位測(cè)量與計(jì)算結(jié)果對(duì)比圖11為磨損位置的現(xiàn)場觀測(cè)結(jié)果與計(jì)算結(jié)果的對(duì)比，從圖中可看出，旋風(fēng)分離磨損較為嚴(yán)重部分的位置吻合較好。圖12 不同設(shè)計(jì)方案流速分布圖13不同設(shè)計(jì)方案磨損效果從圖12可以看出，修改方案增加了入口截面積降低了入口流速，從而減輕了磨損，同時(shí)降低了旋風(fēng)分離器的分層現(xiàn)象，提高了旋風(fēng)分離器的效率。綜合對(duì)比兩種修改方案，方案2的磨損效果明顯較小。3.3 FCC再生裝置3.3.1 介紹對(duì)工業(yè)級(jí)尺度的流化催化裂化再生裝置內(nèi)部的顆粒流進(jìn)行模擬。仿真模型為三維全尺寸，且具有復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。模型幾何結(jié)構(gòu)是一般性的，并未采用某個(gè)實(shí)際的FCC裝置。CPFD&

16、#174;公司的名稱源自一種模擬顆粒-流體系統(tǒng)的數(shù)值方法：計(jì)算顆粒流體力學(xué)（Computational Particle Fluid Dynamics）。CPFD方法使用歐拉方法求解流場，使用拉格朗日方法處理顆粒。本仿真為解熱過程，且不包含任何化學(xué)反應(yīng)計(jì)算。計(jì)算運(yùn)行到過程達(dá)到準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)操作條件，并提取瞬態(tài)數(shù)據(jù)和時(shí)間平均數(shù)據(jù)。仿真結(jié)果包括：流態(tài)化特性的預(yù)測(cè)，顆粒沖擊引起的內(nèi)壁磨損和旋流器中的顆粒夾帶情況。這些結(jié)果將被介紹，并且展示不對(duì)稱的給料管，對(duì)于內(nèi)部特定結(jié)構(gòu)處過分磨損問題所起的作用。3.1.2 幾何結(jié)構(gòu)及操作條件當(dāng)前仿真工作所選擇的FCC再生器的物理配置及操作條件都是工業(yè)領(lǐng)域里具有代表性的。這個(gè)

17、再生器是上下具有半球端蓋的圓柱形容器，其直徑為50 ft，高度為95 ft。容器底部布有3個(gè)提供流化用氣的布風(fēng)環(huán)。12個(gè)主-次旋流器對(duì)均布在容器內(nèi)部的頂端，每個(gè)旋流器都有一個(gè)浸入管向下延伸，將夾帶出去的顆粒返回到流化床。該再生器也設(shè)置有一個(gè)單獨(dú)的豎直管道，用來把顆粒返還到FCC反應(yīng)器中。FCC的給料管結(jié)構(gòu)是該項(xiàng)仿真中特別關(guān)注的方面。水平管道入口導(dǎo)致了一個(gè)“J”型向上彎曲，用來過渡到豎直的提升管部分。當(dāng)反應(yīng)器-再生器并排布置時(shí)，這種“J”型彎曲管道結(jié)構(gòu)是必要的，并且FCC中的顆粒必須是水平地從反應(yīng)器輸送到再生器中。當(dāng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，反應(yīng)器可能會(huì)直接布置在再生器上方。此時(shí)，“J”型彎曲結(jié)構(gòu)就不是必須的

18、了。顆粒從給料管的豎直提升部分流出，沖擊管道出口處正上方的平板。該模型中的這個(gè)平板是一個(gè)簡化了的止速裝置。在實(shí)際的FCC再生器中，使用著更多復(fù)雜的止速裝置，它們主要用來將顆粒盡量均勻的分布在流化床中，從而使催化劑能更好的進(jìn)行再生反應(yīng)。對(duì)于本算例，由于幾何結(jié)構(gòu)本身就是一般性的，因此并沒有加入一個(gè)復(fù)雜的止速裝置。作為對(duì)典型操作條件的估計(jì)，本模型采用了表1中列出的參數(shù)值。表 1: FCC 操作條件參數(shù)值壓力203 kPa (2 atm)溫度(絕熱)994 K (1330 °F)FCC 顆粒密度1425 kg/m3 FCC d50 顆粒直徑7

19、8 microns初始顆粒質(zhì)量70000 kg (77 tons)FCC 返料流量1000 kg/s (1.1 ton/s)3.1.3 CPFD BARRACUDA模型創(chuàng)建計(jì)算網(wǎng)格及顆粒仿真的第一步是定義計(jì)算網(wǎng)格。網(wǎng)格所包含的計(jì)算單元用來求解流體控制方程，其結(jié)果與顆粒的動(dòng)量方程緊密的耦合。網(wǎng)格越精細(xì)，計(jì)算結(jié)果越準(zhǔn)確。但這也意味著更長的計(jì)算時(shí)間。當(dāng)前模型中，Barracuda使用的計(jì)算單元尺度在68英寸范圍內(nèi)，計(jì)算單元數(shù)量在27萬左右。對(duì)于和當(dāng)前考慮的再生器類似的工業(yè)級(jí)尺度容器，估計(jì)會(huì)包含約1.0E+15數(shù)量級(jí)的顆粒。對(duì)于當(dāng)前的計(jì)算機(jī)，在同一模型

20、中模擬每一個(gè)顆粒的運(yùn)動(dòng)細(xì)節(jié)顯然是不現(xiàn)實(shí)的。因此，Barracuda使用了一種叫做“計(jì)算顆?！钡哪Ｐ?，它確保可以在合理的求解時(shí)間內(nèi)獲得有工程價(jià)值的結(jié)果。每一個(gè)計(jì)算顆粒是一組真實(shí)顆粒的表征，這組顆粒具有相同的物理屬性，如：材料，粒徑及密度等。計(jì)算顆粒的數(shù)量影響著計(jì)算速度和計(jì)算精度。如流體計(jì)算單元一樣，使用跟多的計(jì)算顆粒意味著更精確的結(jié)果，但是要求更長的求解時(shí)間。本算例中使用了1.8x106個(gè)計(jì)算顆粒。真實(shí)再生器大約包含1.0E+15數(shù)量級(jí)的催化劑顆粒。初始條件和邊界條件Barracuda通過在每個(gè)計(jì)算網(wǎng)格和計(jì)算顆粒上求解守恒方程來模擬顆粒和流體的運(yùn)動(dòng)。初始條件為所有的計(jì)算提供了一個(gè)開始點(diǎn)；邊界條件

21、指定了顆粒和流體從何處、以何種狀態(tài)進(jìn)入和離開系統(tǒng)。圖1給出了帶有邊界條件定義的再生器幾何結(jié)構(gòu)。初始條件設(shè)定為：再生器內(nèi)部填充了一定量靜止的催化劑顆粒；空氣也是靜止的。系統(tǒng)的壓力和溫度設(shè)置為與希望達(dá)到的操作條件匹配。圖 1 FCC再生器的幾何及邊界條件布風(fēng)環(huán)處的流動(dòng)邊界條件（Flow BC）僅對(duì)流體（空氣）進(jìn)行設(shè)置；主旋流器的浸入管出口和FCC的給料口處的流動(dòng)邊界條件對(duì)顆粒和流體都進(jìn)行指定。壓力邊界條件（Pressure BC）被定義在了12個(gè)主旋流器的進(jìn)口位置及排料管出口。顆粒允許在所有壓力邊界處流出，并且通過Barracuda的顆粒反饋控制特征可以將系統(tǒng)內(nèi)的顆粒質(zhì)量保持為一個(gè)常數(shù)值。這是通過

22、調(diào)整旋流器浸入管處的顆粒流量來實(shí)現(xiàn)的。3.1.4 附加模型評(píng)估內(nèi)部結(jié)構(gòu)的磨損情況也是本次模擬的一個(gè)重要目標(biāo)，所以Barracuda的磨損模型（wear model）被使用。磨損模型計(jì)算的是累加磨損，該磨損來自顆粒對(duì)表面的持續(xù)沖擊。當(dāng)一個(gè)顆粒碰撞壁面，磨損量將被計(jì)算，它是顆粒質(zhì)量、速度和入射角度的函數(shù)。使用者可以控制對(duì)這些因素的依賴性，每個(gè)因素的合適值都是依材料而定的。例如：FCC顆粒沖擊金屬壁面的參數(shù)值與其沖擊耐火材料的是不同的。在這里，顆粒質(zhì)量m、速度u對(duì)磨損的貢獻(xiàn)程度分別選取1.5和3.5作為指數(shù)。3.1.5 結(jié)果計(jì)算過程提取了多種類型的數(shù)據(jù)，包括：指定位置處的瞬態(tài)壓力值，顆粒和氣體的時(shí)均

23、質(zhì)量流量，顆粒在設(shè)備內(nèi)的滯留時(shí)間等。系統(tǒng)很多方面的指標(biāo)可以基于這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。這里我們特別關(guān)注的是兩個(gè)相關(guān)的行為：顆粒和氣體的在“J”型給料管處的流動(dòng)情況，再生器一半進(jìn)入管的高磨損。在反應(yīng)器和再生器并排的放置時(shí)，水平輸送FCC顆粒是必要的。此模型中，F(xiàn)CC顆粒經(jīng)過“J”型彎曲管道及提升管段輸送到再生器中。理想狀況下，顆粒將被均勻的布散在流化床中。但是，“J”型彎曲管道導(dǎo)致了顆粒在彎曲外側(cè)更多的堆積，并造成內(nèi)側(cè)氣流的高速度。圖2和3分別展示了管道中截面處的顆粒和流體的運(yùn)動(dòng)情況：更深顏色的顆粒及矢量對(duì)應(yīng)著更高的顆粒和流體速度。彎曲管道外側(cè)的顆粒堆積密度較大，頻繁的接觸導(dǎo)致流動(dòng)速度較低；氣體則傾向于避開流阻較大的高顆粒濃度區(qū)域，這使得在彎管的內(nèi)側(cè)氣流具有更高的速度。高速氣流繼續(xù)上行通過豎直提升管道，并在內(nèi)彎曲的一邊流入再生器。圖 2 給料管中顆粒速度分布 圖 3 給料管中的氣體速度矢量圖 (m/s)圖4給出了時(shí)均氣流速度大于5