试析乙烯裂解炉及燃烧器喷嘴的cfd模拟研究

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1、天津大学硕士学位论文乙烯裂解炉及燃烧器喷嘴的CFD模拟研究姓名：贾燕子申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：卫宏远20080601中文摘要裂解炉是乙烯生产装置的核心部分，燃烧器产生热量，是裂解炉的最重要组成部分。通过计算机技术建立数学模型，采用数值计算方法模拟裂解炉内所发生的各种过程，可以在少量的实验基础上获得大量的数据，为提高裂解技术提供必要的信息。，本文按照从简单到复杂的规律开展研究，选择单个喷嘴为研究对象，以GAMBIT和FLUENT软件为平台，结合实际工业过程，选取适当的数学模型来描述计算域内所发生的燃

2、料燃烧、烟气流动等过程和组分分布。首先采用GAMBIT软件建立计算域几何模型，并对计算域进行网格划分，建立数学模型，选择离散化方法。之后，在忽略辐射传热的前提下，应用FLUENT计算软件进行求解，分别采用ED模型、EDC模型、有限速率／涡耗散模型、非预混燃烧模型和组分PDF输运模型进行计算，对这五种燃烧模型的数值模拟结果进行对比分析，得出最适合于实际情况的燃烧模型为有限速率／涡耗散模型。选定燃烧模型后，本文考查了速度和计算域对燃烧结果的影响。采用有限速率／涡耗散燃烧模型，忽略辐射传热，考察了不同的燃料气进口速度(5

3、0m／s、100m／s、200m／s、300耐s及409m／s)对燃烧结果的影响：同时，把计算域沿X方向各向左右延伸0．5m，考查了计算域对燃烧结果的影响。最后，结合实际工业条件，选取两种比较适合本文工业条件的辐射模型，即：P．1辐射模型和DO辐射模型，考察辐射对燃烧结果的影响。对所得结果进行比较分析表明：虽然湍流反应速率仍为主要影响因素，但是加入辐射模型后，化学反应和辐射间的相互作用变得重要了，而且对于不同的辐射模型有不同的地位和作用。关键词：乙烯裂解炉；喷嘴：计算流体力学；燃烧模型；辐射模型；有限速率／涡耗散模

4、型ABSTRACTEthylenecrackingmmaCeisthecorcdevicefortheethyleneproduction，wh订ethebumeristhemostimportantcomponentwhichusedtogenerateheat．LargeamountsofdatacanbeacquiredbysimulatingtheVariousprocessesthroughtheestablishmentofmatllematicalmodels，whichproVidenecessa巧

5、info订nationtoimprovepyrolysistechnology．Inthispaper，asinglebumerwaschosenforthestudyusingGAMBITandFLUENTso脚areaSaplatf．ol=m；the印propriatemathematicalmodelwasselectedaccordingtotheactualindustrialprocess，todescribesomephenomenahappenedinmef．umacesuchas舭lgasmove

6、mentanddistrib“onofthespecies．Firstofall，thegeomet呵modelwasestablishedusingGAMBITso肌are，thecalculationdomainwasmeshed，themathematicalmodelwasestablished，锄dthediscretizationmethodwaschosen．Then，thenumericalresultSofnVedif艳rentcombustionmodels，EDmodel，EDCmodel，m

7、e6niterate／eddydissipationmodel，non．premixedcombustionmodeIandcompositionPDFtransportationmodel，werecomparedignoringradiation．Itwasconcludedthatthemostsuitablecombustionmodelfortheindus”ialsituationis6niterate／eddydissipationmodel．Theinnuencesofinletvelocit)，a

8、ndcalculationdomainwereinVestigatedmthispaper．TheinfIuenceoftherateonthecombustionwascomparedatthespeedof50州s，l00m／s，200m／s，300m／sand409州s．Atthesametime，thecalculationdomainwasexte