多流体碱雾发生器内气液固三相流动的数值模拟

为了研究多流体碱雾发生器内气-液-固三相流动过程，对气相采用标准湍流脉动κ-ε双方程模型，离散相采用随机轨道模型对碱雾发生器内多相流动进行了数值模拟，得出了碱雾发生器内各相的速度矢量场。计算结果表明：在相同的运动初始条件下，不同粒径液滴呈现出不同的空间分布，大液滴由于颗粒驰豫时间大，径向速度衰减慢，比小液滴有更大的扩展角；不同粒径的颗粒均表现出对流体较好的跟随性，由于大颗粒惯性较大，其在中心轴线处比小颗粒浓度高。图4表1参7     

前置碱雾发生器内气液固多相流动的测量研究

根据两相流相似模化原理建立了前置碱雾发生器烟气脱硫颗粒图像测速技术多相流动实验台,运用颗粒图像测速(PIV)技术对前置碱雾发生器内气液固三相流动进行测量,得到不同工况条件下喷雾射流与固体颗粒的流动结构和流场信息.结果表明:由于雾化液滴射流的卷吸作用,大部分固体颗粒被卷吸进雾化锥内,在喷嘴出口一定区域固体颗粒与雾化液滴具有较大的速度差,在雾化锥内固体颗粒与雾化液滴发生剧烈的碰撞形成浆液,此为形成碱雾的主要区域.合理设计边壁风量有利于抑制甚至防止雾化液滴以及碰撞形成的浆滴可能的粘壁现象.     

多流体碱雾发生器烟气脱硫布风结构优化的数值模拟研究

在一种新型的多流体碱雾发生器半干法烟气脱硫技术中 ,碱雾发生器内雾化液滴与脱硫剂颗粒的惯性碰撞是影响整个工艺脱硫效率高低的关键因素之一。为了提高液、固颗粒间的碰撞活化效率 ,通过数值模拟的方法 ,对多流体碱雾发生器脱硫剂颗粒及携带风的 2种不同进风型式进行分析比较 ,结果表明均匀性好的圆环进风方式大大增强了雾化液滴与脱硫剂颗粒的碰撞活化作用 ,从而为碱雾发生器布风结构的优化提供合理方案。     

脱硫反应器进口弯头部分多相流数值模拟及结构优化

针对脱硫反应器进口弯头处液滴粘壁严重的问题,考虑液滴蒸发后,对气相采用标准湍流脉动κ-ε双方程模型．离散相采用随机轨道模型对碱雾发生器内气液固三相流动进行了模拟．得到了优化前后反应器弯头处的温度场、各相速度矢量场及颗粒浓度场。模拟结果表明,优化前由于多流体碱雾发生器和进口弯头在较底部接触,造成各相在弯头处转矩过大,各组液滴在较大的惯性力作用下容易偏离流线发生粘壁。     

两阶段悬浮液超音速火焰喷涂传热和流动模拟

两阶段悬浮液超音速火焰喷涂过程中的悬浮液溶剂的蒸发、固体颗粒沉积于基板时的温度和速度对最终形成涂层的性能有着至关重要的影响,因此有必要对悬浮液液滴和固体颗粒在流场中的换热和运动过程加以研究。在分析两阶段悬浮液超音速火焰喷涂原理的基础上,建立了两阶段悬浮液超音速火焰喷涂过程的传热和流动模型,通过使用DPM模型采用双向耦合的方式对TiO_2悬浮液液滴注入超音速流场过程进行数值模拟。研究了不同掺混气体质量流量对液滴以及TiO_2固体颗粒粒径、温度、速度的影响。模拟结果表明,氮气质量流量越高,沿轴线相同位置液滴粒径越大,液滴水分蒸发越慢,TiO_2固体颗粒温度下降越明显,TiO_2固体颗粒速度越大。     

混合室结构对气泡雾化喷嘴喷雾特性的影响

利用激光颗粒动态分析仪对一种内旋流式气泡雾化喷嘴进行了实验测试与分析,探讨了混合室结构对喷嘴流量特性、颗粒平均直径分布特性、液雾平均速度分布特性的影响规律。气泡雾化喷嘴的流量特性主要受工作压力和喷口孔径影响,混合式结构对流量特性没有影响;但混合式结构对液雾颗粒平均直径分布和平均速度分布的影响十分显著,适当提高混合室长径比有助于减小液滴颗粒质量平均直径D10和索泰尔平均直径D32,同时可使液雾颗粒平均直径和平均速度的径向分布更加均匀;相对于渐缩型混合室,突缩型混合室可在一定程度上改善雾化效果,颗粒平均直径D10和D32径向分布均匀性更好,但喷雾主流平均速度略有降低。在喷嘴出口下游40~100mm时,液雾主流区域内的轴向平均速度未发生明显的速度衰减。     

小流量气泡雾化喷嘴试验研究

设计了一个1.2 kg/h的小流量气泡雾化喷嘴,利用粒子动态分析仪(PDA),对喷嘴下游流场进行测量,分析了液雾粒径和速度的分布规律及其相关因子,考察了气液质量流量比、进气压力、混合室长度对雾化特性的影响。结果表明,液雾粒径沿径向呈非轴对称分布,轴线下方平均粒径大于上方平均粒径,液滴粒径随轴向距离增加呈先减小后增大的趋势;液雾轴向平均速度呈钟形分布,喷嘴出口区域液滴轴向平均速度和均方根速度都比较大,两者值均随轴向距离增加而逐渐减小。喷嘴出口区域,液滴粒径与速度间负相关性很强,随轴向距离的增加,其相关性可以忽略。气液比增大液雾粒径减小;在相同的气液质量流量比(ALR)下,进气压力增大,雾化效果变差;混合室长度为其直径的2.5倍时,雾化效果较好。     

声场作用下颗粒绕流液滴迁移行为研究

脱硫协同除尘的物理基础是单一液滴对颗粒的捕集,引入新的物理机制强化液滴捕集可以进一步提高脱硫协同除尘的效果.本文以声场作为外加物理场,采用数值模拟方法研究了声场作用下颗粒绕流液滴时的迁移行为和在液滴表面的沉积分布.研究结果表明,声场使颗粒在声波传播方向上发生振荡运动,振荡振幅与速度随颗粒粒径减小和声压级提高显著增加;声场改变颗粒绕流时的迁移行为,部分颗粒的迁移结果(沉积、逃逸)和沉积方式(分离前沉积、回流区沉积)发生改变;声场引起的颗粒速度偏移使其沉积位置偏离无声场时的沉积区域,使液滴表面的沉积分布特征由离散转变为弥散.     

半干法烟气脱硫工艺探讨及其进展

对国内外常用的半干法烟气脱硫技术进行了介绍 ,并分析了这些脱硫技术特点及其进展状况 ;在此基础上 ,针对燃用低硫煤电厂及老机组的改造 ,提出了一种新型简易半干法烟气脱硫工艺 ,此工艺通过一个多流体碱雾发生器 ,使脱硫剂和雾化液滴间的碰撞活化效率大大提高。     

喷雾过程的相干影象法研究

本文采用相干影象测粒法对喷雾诸过程进行了实验研究。文中简述了相干影象测粒法记录光路的特点和测量原理。本文用这种测雾技术检测了实际喷雾场的液滴尺寸和分布,对喷雾液滴与固体壁面的碰撞过程进行了直观显示与研究。最后利用双脉冲激光技术检测了喷雾液滴的速度场。这是一种结果直观,使用极其方便的测速方法。     

应用双脉中激光全息术对柴油机喷雾运动的研究

本文介绍利用双脉冲激光全息术研究柴油机喷雾油束的宏观运动瞬时速度和喷雾粒子的微观运动速度。得到了节流轴针式油嘴雾油束在喷射开始１ｍｓ内宏观速度分布规律的新认识，并给出了喷雾粒子微观运动轨迹照片，讨论了喷雾粒子场的微观速度分布规律。     

柴油机燃油喷射雾化的PIV测量试验研究

介绍了先进的粒子图像测速技术(PIV)应用于燃油喷雾过程的试验研究结果，燃油通过多种孔径的单孔和多孔喷油嘴喷入一个定容压力室内，采用高分辨率的CCD摄像机记录整个喷射过程，可以观察到喷雾场内部结构．结果分析显示，高速射流表面存在不稳定扰动波，在气动力作用下，液滴发生分裂破碎，呈现枝状分离表面．瞬态速度矢量图显示，气液界面处存在大尺度的卷吸涡流运动，有助于油气扩散混合。     

柴油机高压喷雾碰壁前后粒子速度的LDA试验研究

利用3光束二维氩离子激光多普勒测速仪对柴油机高压喷雾碰壁前和碰壁后的粒子速度进行了试验研究。结果表明：喷雾中液体粒子速度分布范围很宽,在距离喷嘴70mm处,粒子速度仍可达100m/s左右,且沿径向分布平坦,与气体射流速度的分布不同。在喷雾可见边界之外测量到有高速粒子存在。喷雾碰壁后,反弹粒子速度的统计值大大衰减,且主要为沿壁面爬行。滴群的运动形态类似于碰壁后的气体射流而不同于碰壁反弹的固体颗粒。     

逆流喷雾式饱和器内两相速度场的实验研究

应用三维粒子动态分析仪(PDA)和二维粒子速度分析仪(PIV)对逆流喷雾式饱和器内湿化过程的气液两相流流场进行了实验测量。通过稳态和瞬态速度场的测量结果,获得了饱和器内各点上水滴的三维平均速度、平均粒径和平均体积流量,以及饱和器中心线上的测量区域内水滴的瞬态速度分布和流线,给出了逆流喷雾式饱和器内液相水滴的三维平均速度、平均粒径和平均体积流量的分布规律,揭示了其内部流动的高紊流特性。图4表1参7     

燃油喷射雾化机理的探讨

本文从空气动力干扰假说出发，通过分析油－气交界面上不稳定波波幅增长和破碎过程，定性和定量地探讨了索特平均直径及滴径分布。本文认为，燃油雾化过程可分为两阶段：一次雾化和二次雾化。一次雾化只发生在油－气交界面上，主要是喷注和空气之间的气动干扰作用，由射流表面产生不稳定波波幅增长和破碎所引起的；而二次雾化则发生在油气渗混区，由一次雾化后产生的油滴在空气中进一步破碎和相互聚合来决定。算例表明，燃油二次雾化假设及其对索特平均直径ＳＭＤ和滴径分布所作的定量分析是一次成功的尝试。     

Instrumentation techniques for studying heterogeneous combustion

Diagnosis of heterogeneous combustion systems requires the measurement of physical and chemical properties in flames laden with liquid and solid particles. For liquid-fuelled combustors, the characteristics of the spray require to be determined, including the trajectories of individual droplets and their interaction with gas streams. Vaporization rates can be determined from measurement of the rate of change of diameter of individual droplets. Particulate matter emitted from combustion chambers is mainly in the solid phase and consists of both unburned fuel and non-burnable material. With heavy fuel oils, particles of the order of 100 μm can be emitted while, for the lighter fuels, particulate emissions are mainly in the sub-micron size region. The laser anemometer can be used for simultaneous measurement of velocity and particle size of individual droplets and particles in spray flames. Laser diffraction techniques can be used for measurement of over-all size distributions. Laser Raman spectroscopy offers the possibility of simultaneous measurement of temperature and species concentration in flames. Presence of particles results in laser irradiated particulate heating and incandescence, which can lead to the swamping of signals. The use of coherent anti-Stokes Raman and near-resonant Raman offers possibilities for making laser Raman measurements in particle laden flames.Solid probes for measuring temperature and species concentration require special adaptation when used in particle laden flows. Particles may damage probes by direct impingement and cause blockage of orifices. Thermocouples can be used in sprays, but the effects of direct droplet impingement must be considered. Diagnostic techniques have been developed in which thermocouple signals are digitized and recorded on a computer. This system permits the rapid measurement of time constants and, subsequently, digital frequency compensation of temperature time histories, providing a frequency response of the order of 1 kHz. Information on spray boundaries is provided by both laser anemometer and thermocouple measurements. Gas sampling probes, specially designed to separate liquid and solid particles from the gas, are used for removal of samples from within the flame. Size analysis of particles is made by microphotography and computer image analyser. Species concentration in the gas is measured by gas phase chromatography, flame ionization detectors, non-dispersive infrared and ultraviolet detectors and chemiluminescent analysers.All measurement diagnostic techniques are affected by the presence of large-scale coherent eddy structures in the turbulent flow systems. The need for increasing frequency response, recording and analysis of variations with time, and the use of conditional sampling in intermittent flows is emphasized. The coupling of high-speed movies with laser optical proves to give simultaneous recording of visual and signal events is recommended.     

引射比对生物柴油斯特林发动机喷雾特性影响的仿真研究

基于斯特林发动机的喷雾特性,建立了某斯特林发动机旋流引射、喷雾的数学物理模型,模拟了高背压下生物柴油斯特林发动机在不同引射比下的喷雾过程。研究发现:生物柴油喷雾锥角随引射比的增大而增大,大引射比下的喷雾油束前端出现了明显的凹型回缩锋面;引射比越大,喷雾贯穿距越小;增大引射比,液滴速度增大,索特平均直径减小,粒径方差减小。高背压下,增大引射比能增大燃油混合气的空间分布,提高喷雾雾化效果。     

湿法烟气脱硫喷淋塔的实验与反应模型研究

建立了石灰石/石膏湿法烟气脱硫喷淋塔实验台,实验研究了重要的操作参数对喷淋塔脱硫效率的影响规律。实验结果表明,提高液气比和浆液pH值、降低烟气温度和烟气速度、降低入口烟气的SO2浓度以及强制氧化均可以提高脱硫效率。将喷淋浆液分成喷淋液滴和塔壁液膜两种存在形式,并分别建模,喷淋液滴的脱硫过程采用Gerbec液滴脱硫模型计算,将塔壁液膜的流动分为层流和波动层流两种状态,发展出了新的喷淋塔脱硫反应模型。模型计算结果表明,相对于Gerbec液滴模型,本文的模型计算结果与实验数据吻合得更好。