流场模拟在化工设备中的应用与必要性
流场模拟在化工设备中的应用与必要性
化工设备中的物料以流体为主，当这些气态或液态流体存在局部湍流很容易对化工设备进行冲蚀，还会受到流体介质的诱导振动，发生振动疲劳破坏、应力腐蚀开裂等现象。为了准确找到流体运动状态导致设备失效的原因，需要对流场进行模拟分析，找到流动状态造成设备失效的根本原因，同时可以还需要结合工艺计算进一步分析设备失效的根本原因。
模拟的必要性
优化化工设备设计：流场模拟可以用于化工设备的优化设计和模拟，对通道、换热器、管道及基础设施等结构的流动分析，可以预测设备的热力学性能、流体动力学特性和稳定性等，并仿真各种条件下的性能，以发展出更为高效和功能完善的化工设备。
提高生产效率和产品质量：通过对化工设备内部流场的模拟和分析，可以优化设备的运行参数，提高生产效率，同时也有助于提高产品的质量和一致性。
节约能源和降低成本：通过对流场的模拟和优化，可以提高设备的能效，节约能源，同时也可以降低设备的运行和维护成本。
提高设备的安全性：通过对设备内部流场的模拟和分析，可以预测和避免可能出现的问题，如设备的过热、堵塞等，从而提高设备的运行安全性。
加速研发进程：应用流场模拟软件如Fluent，不仅可以加速过程的优化进程，而且能直观地分析过程的流体力学规律，因此在化工领域，流场模拟软件将会获得越来越多的应用
总的来说，化工设备流场模拟的研究对于化工设备的设计、优化和运行都具有重要的意义。
案例
脱硫化氢塔塔顶空冷器其多处壁厚减薄，腐蚀减薄都发生在管线的直管段，管束内部有积垢，为分析其原因，需要对流场进行模拟分析。模拟结果显示，该管线局部存在偏流导致铵盐沉积，
图塔顶管道模型
NH4Cl盐结晶在200℃下形成，易吸收水分形成HCl强酸环境，形成点蚀或垢下腐蚀；NH4HS盐在121℃以下结晶，NH4HS盐溶液根据流速不同会导致冲蚀和垢下腐蚀。
（a）硫氢化氨沉积温度图
（b）氯化胺沉积温度图
胺盐沉积温度图
根据模拟，空冷入口前水平管温度在180℃左右，存在铵盐的沉积。
根据以上模拟结果，对管线结构进行了改进，避免了管线的偏流和紊流，从而避免的铵盐的沉积。
本文原文来自luckytech.ltd