急冷器内液滴运动蒸发的数值模拟.pdf

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1、石油化工2011年第40卷第10期PETR0CHEMICALTECHN0L0GY·1073·急冷器内液滴运动蒸发的数值模拟王健，仇性启，申玉辉(1．中国石油大学(华东)机电工程学院，山东黄岛266555；2．中国石油华东设计院，山东青岛266071)[摘要]建立了错流射流单液滴蒸发运动过程的数学模型，对急冷器内急冷油液滴运动蒸发过程进行了数值模拟，探讨了液滴运动轨迹和蒸发特性。模拟结果表明，液滴初始直径越小，裂解气流温度越高，液滴蒸发越快，液滴生存时间越短；初始射流速度对急冷油液滴在裂解气流内的贯穿距离和生存时间影响较小，提高初始射流速度，并不能明显加速液滴蒸发；液滴初始直

2、径、射流角度对液滴运动轨迹有较大影响；在液滴初始直径为l0mm、裂解气速度10．0m／s、急冷油初始射流速度24．0m／s的条件下，临界射流角度约为137。。[关键词]急冷器；错流射流；液滴蒸发；液滴运动；裂解气[文章编号]1000—8l44(2011)10—1073—05[中图分类号]TQ021．4[文献标识码]ANumericalSimulationofMotionandEvaporationoftheDropletsinQuencherWangJian，QiuXingqi，ShenYuhui，(1．CollegeofElectromechanicalEngineeri

3、ng，ChinaUniversityofPetroleum(Huadong)，HuangdaoShandong266555，China2．EastChinaDesignInstitute，CNPC，QingdaoShandong266071，China)[Abstract]Amathematicalmodelformotionandevaporationbehaviorofaquenchoildropletinhightemperaturepyrogasflowwasdeveloped．ThemotionandevaporationoftheOi1dropletsinthe

4、quencherwereanalyzedthroughnumericalcalculation．Thecharacteristicsofthedropletevaporationanditsmotiontrajectorywerediscussed．Theresultsindicatedthatsmallinitialdropletdiamererandhighpyrogastemperaturecouldacceleratetheevaporationofthedroplets．Atdifferentinitialjetvelocitiesofthedroplets，bo

5、thpenetrationandsurvivaltimeofthedropletsinthegasflowchangedverylittle．Theincreaseoftheinitialdropletjetvelocitycouldnotacceleratetheevaporationobviously．Theinitialdiameterofthedropletanditscrossanglehadevidenteffectsonthedroplettrajectory．Thecriticalcrossangleofthedropletswasabout137。unde

6、rtheconditionsofinitialdropletdiameter1．0mm，pyrogasflowvelocity10．0m／sandinitialjetvelocityofquenchoi124．0m／s．[Keywords]quencher；turbulentjetincrossflow；dropletevaporation；dropletmotion；pyrogas喷雾冷却技术广泛应用于化工、石油和电力等目前尚未见报道。工业领域¨。在乙烯裂解工艺中，急冷器必须在有本工作根据错流射流理论，结合液滴运动蒸发限的空间和时间内，将裂解气从500℃快速冷却到过程，建

7、立错流射流单液滴运动蒸发过程的数学模200℃，急冷油液滴要在尽量短的时问内吸热并完型，研究急冷油液滴在高温气流中的运动蒸发理全汽化，否则未蒸发完全的液滴会黏附在急冷器壁论，探讨操作参数对液滴蒸发过程的影响规律，对面，造成结焦J。近年来，国内外学者采用数值模乙烯急冷器防结焦改造提供理论指导。拟和实验方法对急冷器的结焦问题进行了探1物理模型讨I4J，提出了相应的改进措施，主要有机械改造、化学方法、合理设计及优化操作等J。采用急冷油图1为急冷器的结构简图，共设4个冷油喷嘴，对乙烯裂解气进行快速冷却，其实质为急冷油液滴[收