喷淋式饱和器的三维参数化设计及其内部流场模拟

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1、喷淋式饱和器的三维参数化设计及其内部流场模拟(ljdh)喷淋式饱和器的三维参数化设计及其内部流场模拟摘要:介绍了利用三维参数化机械设计软件对喷淋式饱和器进行了参数化建模设计，与传统的二维设计相比做到了精确表达尺寸和,直观的反映其结构特点，利用关键参数控制模型尺寸，可以依据化工工艺专业的需要进行快速精准设计,并基于该三维模型的设计成果利用流体分析软件对喷淋式饱和器的内部流场进行了数值模拟并对其结果进行了讨论。关键词:喷淋式饱和器;三维参数化;设计;有限元;数值模拟Three-dimensionalParametricDesign

2、andinternalflowfieldnumericalstimulationofSpraySaturatorMu-ChuanbingWang-QingfengZhang-PingLi-Shundi(Cokingdesigndivision,BeijingShougangInternationalEngineeringTechnologyCo.,Ltd.Beijing100043,China)Abstract:IntroducedparametricmodelingofSpraySaturatorbythree-dimens

3、ionaldesignsoftware,precisionandintuitionistexpresseddimension,andstructure-characteristiccomparewithtraditionaltwo-dimensionaldrawing,dispensedwithcomplexcalculationbycontrollingmodeldimensionusedkey-parameter,precisionandapiddesignaccordingtotherequirementoftechni

4、queandengineering,carryingonnumericalstimulationbyrusinghydrodynamicanalysissoftwareaccordingtothisthree-dimensionalparametricmodel.Keywords:SpraySaturator;Three-dimensionalParametric;Design;FEM;Numericalstimulation1概述喷淋式饱和器是焦炉煤气净化过程中半直接法生产硫酸铵的主要设备，自上世纪90年代由法国引进后，得到

5、了广泛的应用，其材质一般选用316L超低碳不锈钢焊接制造，对于母液循环喷洒部分一般采用904L超级不锈钢制作,具有设备使用时间长，煤气系统阻力小，结晶颗粒大，硫酸铵质量好，工艺流程短，[1]易操作等诸多优点。但是由于其结构较为复杂，采用传统二维图纸对其结构的表达不够清晰和直观。在设备制造过程中，其复杂零件尺寸控制的问题也一直困扰着设备制造单位。随着计算机技术的发展，三维参数化机械设计软件逐渐得到了广泛的应用，利用简单的几何约束关系和关键参数驱动就能完成设备的三维设计，并快速给出工程图，省去了传统二维制图复杂的投影关系的转换和尺

6、寸计算，特别适用于喷淋式饱和器这种形状特殊复杂的结构设计。本文以某煤气净化回收工程设计的喷淋式饱和器为例进行三维参数化设计，并对其内部流场进行了数值模拟和与探讨。2喷淋式饱和器的结构喷淋式饱和器一般分为上段和下段，上段为吸收室，下段为结晶室。两室间采用锥形封头隔开，吸收室又分为前室、环形区域和后室三部分，结晶室由外筒体和降液管组成，通过降液管与吸收室相连。在吸收室内置除酸器，除酸器为旋风分离器结构，由内外套筒两部分组成，外套筒开切线方向的方孔与吸收室[1]的后室相连通。喷淋式饱和器的结构如图1所示:(a)主视图(b)左视图(c

7、)俯视图图1喷淋式饱和器的结构由图1可以看出，使用二维工程图设计的喷淋式饱和器并不能清晰的表达其结构，二维工程图一般采用局部剖切视图等方法来分视图表达内部结构，但是往往效果不明显，过多的剖切视图会增加制造者按图施工的难度，特别是结晶室的后室与除酸器的外筒的连接部分更加难以清晰表达，对于设计单位和制造厂家而言都造成了困难，而且不能直观的表达出设备各部分准确位置关系。3喷淋式饱和器的三维参数化设计3.1设计参数的确定三维参数化设计软件进行喷淋式饱和器的设计，首先需要找出该设备的主要几何参数和设备各部分的几何约束关系，由于设备的复杂

8、性导致参数过多，表1中只列出设备外形尺寸的关键参数:表1喷淋式饱和器外形尺寸关键参数名称外径D壁厚t长度L煤气出口12208250结晶室461682785除酸器外筒体311685335除酸器内筒体122083875降液管66683875锥体4616/66681145利用上述关