喷淋方向对船舶Ⅰ型脱硫塔内部流场的影响

随着船舶尾气排放法规的严苛,如何提高船舶脱硫塔脱硫效率,以及减小压降成为生产设计中的重要因素。以Ⅰ型脱硫塔为研究对象,通过改变喷嘴的喷射方向对内部流场特性进行了优化。首先利用欧拉-拉格朗日方程建立了气液两相流动模型,其中烟气为连续相,喷淋液滴为离散相。采用多孔介质模型替代除雾器以计算其产生的压降,利用ANSYS Fluent分别仿真三个不同喷射方向(A30、A90、A150)的脱硫塔内部流场。将A30的仿真结果与工厂实验进行对比,结果表明仿真得到的脱硫塔烟气出口温度及入口至除雾器下方的压降值与实验数据基本一致,证明了仿真的准确性。通过对三种喷射条件下的内部流场、温度及压力特性的对比研究,结果表明:三种喷射方向对脱硫塔压降影响不大,对烟气的降温效果均不佳,其中A90所产生的降温效果和压降与A30几乎一样,A150喷射产生的压降相对较大及烟气降温效果相对较好;三种喷射方向均易造成烟气产生逃逸,其中A90逃逸现象最严重; A30的烟气截面速度标准偏差值相对较低,更有助于气液两相接触。综合考虑采用A30喷射方式更有利于脱硫。     

塔环对湿法脱硫塔内流场影响的数值模拟

以武钢烧结分厂大型湿法脱硫塔为研究对象建立简化模型,应用Fluent软件模拟增设塔环几何构件对塔内流场的影响.将原塔的模拟结果与现场记录数据进行对比,发现模型的相关性较好,证实了其可靠性.安装塔环后,塔内壁流现象得以削弱,气流流出喷淋区后分布的均匀性得到了提升,监测面的面积加权平均温度降低.对塔环的安装高度进行进一步优化研究,发现塔环距离喷淋层越近,抑制壁流的效果越明显,但太近也会削弱其对气相的整流作用,结果表明:模型塔环的最优高度为距离最低位喷淋层1.5 m处,监测面的速度相对标准偏差为8.445%,较原塔降低了7.686%;监测面的面积加权平均温度较原塔降低了2.528 K.     

冷凝室喷淋布置对脱硫湿烟气冷凝过程影响的数值模拟

为获取冷凝室的优化设计参数,基于Fluent软件,采用欧拉-拉格朗日方法,构建三维稳态模型,将优化设计后的冷凝室作为计算对象,充分考虑气液两相之间的动量、质量、能量交换,系统分析冷凝室中喷嘴密度、喷淋层间布置、冷凝室高度对传热传质的影响规律.研究结果表明:在直径为1m的冷凝室内喷嘴的布置存在最佳密度,每层喷嘴最佳密度为...     

旋转喷雾塔Ca（OH）2/NaClO2联合脱硫脱硝数值模拟

针对开发低温烟气联合脱硫脱硝技术的需求,采用欧拉-拉格朗日方法,建立了旋转喷雾塔气固流动与脱硫脱硝反应耦合的三维数理模型.气相场采用k-ε湍流模型,SO2,NOx的吸收采用双膜理论模型.以2个180 m2烧结烟气的旋转喷雾塔为模拟对象,采用Ca(OH)2/NaClO2浆液作为吸收剂,考察了NaClO2/Ca(OH)2摩尔比、烟气流速、烟气温度、SO2和NO的浓度等对烟气二氧化硫和氮氧化物脱除效率的影响.研究结果表明:随着溶液中NaClO2/Ca(OH)2摩尔比的增加,氮氧化物的脱除效率显著提高,二氧化硫的脱除效率无明显变化;随烟气流速、温度的增大,二氧化硫以及氮氧化物脱除效率均有所降低;氮氧化物的脱除效率随SO2浓度的增大无显著变化,而二氧化硫的脱除效率明显降低;随NO浓度的增加,氮氧化物脱除效率明显降低,二氧化硫脱除效率无显著变化.     

喷淋层运行方式对脱硫塔内气液两相运动规律和蒸发冷却过程影响的数值模拟

通过计算流体力学方法对大型脱硫塔内不同喷淋层的运行方式进行数值仿真,并和工程现场数据作对比.模拟采用欧拉-拉格朗日方法,并考虑了气液两相间的各种耦合作用,以及气相湍流速度脉动的随机特征对颗粒相的影响.主要结论如下:①各喷淋工况下,在烟气入口高度范围内,截面平均气流总速度和水平向(水平烟气方向)分速度均达到峰值后快速衰减,其中后者至底层喷淋处趋于零;截面平均垂直速度分量沿塔高方向的变化曲线几乎完全重合,且在整个烟气入口高度范围内单调线性增加;②各喷淋方案中,仅底层喷淋时塔内的气相温度场和水蒸气浓度场最不均匀,烟气出口截面的平均温度明显高于其他工况,出口截面的平均湿度也未达到饱和;而仅顶层喷淋时,上述不均匀性明显减小;③各喷淋方案(除仅底层喷淋外),截面平均气相温、湿度沿塔高方向变化曲线的极值都出现在烟气入口高度的下部1/4处;随着喷淋层数增多,温度曲线的最大值降低,湿度曲线的最低值则升高;④仅底层喷淋时的蒸发水量为4层喷淋全部开启时的4/5;而仅顶层喷淋时的蒸发水量和开启更多喷淋层时已没有明显差别.各喷淋方案中,仅顶层喷淋时的蒸发比率最高.     

液气射流泵内部流场的数值计算

通过闪频仪观测,泵内部流动可分为分层流、液滴流和泡状流.为了简化模拟和计算,将计算区域分为部分喉管和扩散管两块.对液气射流泵喉管内部射流流动,建立抛物型流动方程组,采用控制容积法将方程组离散,并用TDMA法求解;对扩散管内部泡状流,采用双流体模型建立液气两相流方程组,混合有限分析法离散,压力耦合半隐式方法(SIMPLE)求解.数值模拟获得液气射流泵内部流速分布.计算预测的射流碎裂位置与试验观测结果一致;壁面压力分布计算值与试验值吻合较好,趋势相近.计算结果能够较好地反映液气射流泵外部水力性能,为液气射流泵的优化设计与运行提供参考.     

基于ELM的动力排气系统喷雾降温研究

研究了动力排气系统集水箱内高温烟气的喷雾降温问题.基于欧拉-拉格朗日方法(ELM)对烟气与水雾两相流的流动和能量方程进行求解计算.分析了集水箱内部分流管的结构对集水箱温降和压降特性的影响,以及喷雾流量对烟气温降的影响,并通过实验数据对仿真结果进行了校验.结果表明:内层管长大于外层管长的弯管结构模型的综合特性较好;随着喷雾流量的增加,烟气温度、水雾的相对蒸发率和烟气进出口压差均呈降低趋势;当喷雾流量为0.04 kg/s时,未蒸发的水雾量增加,继续增加喷雾流量,烟气温度变化不明显.     

振动筛板鼓泡塔筛板数对气含率及压降的影响

本文对气液两相流在振动筛板鼓泡塔中作垂直并流动时的最佳板数的确定进行了详细的分析与研究,从得到了在实验条件下最佳振动筛板数。     

RH真空精炼循环流动流场结构的数值模拟

为研究RH真空脱气过程中的流动行为,基于欧拉-欧拉两流体模型,建立了描述气泡驱动下的RH循环气-液两相流动的数学模型.采用计算流体力学(CFD)商业软件FLUENT6.0,应用所建理论模型对真空室和钢包内的流动进行了数值模拟,得到真空室内及钢包内的流动规律与实验结果基本一致.对流场结构的分析发现其中存在内部相对独立的回旋流动区域,会降低整体循环效率.RH设备的几何结构参数和充气参数的优化与匹配设计是未来改善循环流动结构、提高循环效率的关键.     

基于ALE方法的油水两相流固耦合模型研究

文章应用任意拉格朗日-欧拉方法(ALE)对油水两相流固耦合问题进行了研究;详细推导了ALE描述下的两相渗流与变形多孔介质的耦合数学模型方程,解决了孔隙骨架变形介质与渗流方程的统一描述问题;通过编制相应的ALE有限元程序,分析了注水驱替过程,检验了所提出的模型及相关数值算法.对该模型方程讨论发现,若取ALE网格移动速度为岩层骨架变形速度将简化两相渗流方程,降低数值求解难度.     

喷射沉积过程中气体流场的测定及数值模拟

采用组合式皮托管测量的方法测量了喷射沉积过程中的雾化气体流场,并基于神经网络的方法对流场进行数值模拟,获得了较为精确的雾化气体压力与流场中轴向气体速度之间的关系,实现了对不同气压下气体流场的预测。     

液体分布环对喷淋塔中烟气流场影响的数值模拟

湿法烟气脱硫是目前广泛使用的烟气脱硫技术.喷淋塔是湿法脱硫系统的核心设备,它的优化设计对于提高脱硫效率至关重要.通过对南京工程学院湿法烟气脱硫系统喷淋塔的数值模拟,分析了液体分布环(LDR)对塔内烟气流场的影响.研究结果对喷淋塔的优化设计具有一定的指导作用和实际意义.     

水平管内气液两相环状流形成机理实验研究

采用观察法和光纤探针信号识别流型,对水平管内气液两相环状流形成机理进行了实验研究,提出用表示气液两相惯性力之比无量纲准则数K和液相韦伯数来关联实验数据,得到了分层流和间歇流向环状流转变的准则关系式．结果表明。环状流可分别由分层流和间歇流转化而成,但其转化机理各不相同．分层流转化为环状流是帆船机理与二次流机理共同作用的结果,而间歇流转化为环状流则是气相对液相的冲穿机理作用的结果．计算结果和实验结果符合良好．     

利用PIV技术对柴油机高压喷雾流场的可视化研究

研究不同喷雾时刻及介质状态变化对柴油喷雾流场的影响.采用PIV(particle image velocimetry)激光测试技术对高压柴油喷雾流场进行速度场测量实验.实验时利用前次喷雾的液滴作为示踪粒子对当次喷雾进行速度场计算.分别进行了单次喷雾时刻、喷油压力、介质密度不同时的喷雾实验.喷雾过程中在雾注前锋周围会形成卷吸涡,且其强度随喷雾的发展及喷油压力的提高而增加;当介质密度增加后,雾注前锋贯穿速度降低,相对速度增加.柴油喷雾过程中形成的卷吸涡有利于柴油向周围空气的扩散,提高喷油压力可以有效地强化这种效果;介质密度增加使液滴密集度增加,对油气扩散混合有不利影响.     

喷射方向对喷雾冷却换热的影响

以池内膜态沸腾为基础,将喷雾颗粒的冲击作为一种扰动,建立了喷雾冷却模型·模型中考虑了水流密度、喷雾水滴的大小、冲击力的影响·分析认为喷射方向上水膜厚度的差异是喷射方向影响铸坯表面传热系数的主要因素·将水膜厚度因素引入该模型中,进而计算分析出喷射方向对传热系数的影响状况·计算结果认为,在低水流密度下,90°处喷雾传热系数最大,其他喷射角度的传热系数大致以90°处对称·在高水流密度下,随喷射角度增加而显著增加·该理论分析结果与已有研究结果基本相同·     

气、液两相流在水平管道中水头损失的实验研究

在污水生物处理中,一种新的节能曝气方法,需要管道中的气、液两相流动。利用普通镀锌钢管中的气、液两相流进实验,考察气、液两相流在水平管道中压力变化,并对气、液两相流在水平管段中流动时的实验数据进行了数学拟合,得出了统计计算公式和参数,为未来的节能曝气所需的气液两相流管路设计,作了初步工作。     

冷喷涂过程中气固两相流的数值模拟

冷喷涂过程中,由于基板的存在,板前有激波出现,从而对喷涂粒子的运动产生影响.文中建立了二维的气固两相流模型,得出在基板存在的情况下,输送气体、粒子密度和粒子直径等对喷涂速度的影响,并通过调整基板与射流管道出口的距离,找出这一距离对整个流场、粒子速度的影响.     

旋流条件下的气液环空流流动规律研究

针对涡流工具排液效果的问题,开展了旋流条件下气液两相流动模型的研究。考虑到旋流中角速度的存在,研究中采用气液流动在径向和周向上的动量和角动量平衡的方法,建立了气液流动控制方程,计算了液膜厚度,气液相旋流强度等参数以及压降梯度,并进行涡流工具实验验证模型。涡流工具降低压降损失的机理结果表明,安装涡流工具后流动压降可以降低5%~20%。根据实验及模型,在低速（气相速度小于13 m/s）时,小旋流角和高旋流强度更利于降低压降,而高速（气相速度大于16 m/s）时,高旋流强度会增加额外摩擦阻力。旋流强度的衰减速度会随着液相速度增大而减小,而随气相速度增大而增大。该研究结果可对涡流工具进行优化设计,以达到最佳排液效果。     

气液两相流的双参数流量测量

气-液两相流量在许多工业生产和科研领域中是非常重要的数据。文中详细介绍了现有的六种气-液两相流双参数流量测量方法,给出了它们的实验结果及其优缺点。     

脱硫吸收塔内部喷淋管道系统改造方案

通过对脱硫吸收塔内部结构进行改进(喷淋支管加装防堵喷口、抬高安装坡度,在喷淋支管下部加装支撑梁),提高了喷淋层的稳定性,减少了喷淋管积浆、堵塞的几率,提高了喷淋效率,降低了脱硫电耗。