多孔板除雾器除雾性能模拟研究

针对传统Zig-zag(波纹板)除雾器对细颗粒物捕集效率低、带钩板Zig-zag除雾器压降较大,均限制了Zig-zag除雾器性能的问题,提出一种改良内部结构的新型除雾器,运用计算流体力学(CFD)技术对采用多孔板设计的新型Zig-zag除雾器进行了数值模拟与研究.计算采用欧拉-拉格朗日两相流模型对连续相及离散相进行模拟,采用可实现的k-ε湍流模型模拟烟气湍流作用,采用随机轨道漫步模型对颗粒湍流效应进行描述.研究结果表明:多孔板除雾器相比于传统Zig-zag除雾器,除雾效率由81.1%提升至93.5%;相比于带钩板除雾器,在维持除雾效率的同时压降可降低35.6%.     

基于预数值计算的除雾器叶片结构优化设计

为了优化脱硫波纹板除雾器叶片的结构设计,按照正交实验方法设计的工况,使用Fluent模拟不同结构参数和运行工况下除雾器叶片内部流场.以数值模拟结果为样本,建立了基于最小二乘支持向量机除雾效率和除雾器压降特性模型,模型回归值与数值模拟计算值最大相对误差在2%以内.模型预测结果分析表明,叶片间距、转折角度、烟气流速和烟气含液量对除雾效率和压降有显著影响,与实验和理论分析结论一致.采用遗传算法对除雾器参数优化模型进行求解,结果表明在优化结构参数组合下除雾器性能有明显提高.提出的预数值计算与人工智能算法结合的方法为获取除雾器叶片最佳结构参数组合设计提供了新思路.     

新型锥形式旋叶汽水分离器热态试验与数值研究

针对一种新型锥形式旋叶汽水分离器开展全尺寸的蒸汽-水热态试验和数值模拟研究.试验结果表明:汽水分离效率随着蒸汽表观速度的增大先减小后增大,但在低蒸汽表观速度区变化不敏感;分离器压降随着蒸汽表观速度的增大而显著增大.基于商业计算流体软件STAR-CCM+,利用Euler-Euler两流体模型方法开展旋叶分离器数值模拟,研究液滴粒径对汽水分离效率和压降的影响.计算结果表明:大粒径的液滴有利于液相的分离,但液滴粒径对压降的影响较小.根据试验研究建立了与试验结果吻合较好的数值计算模型,系统地分析了分离器压力场、速度场和液相体积分数的分布规律.     

一种涡流除雾器的实验与数值模拟研究

为了解决火电厂使用的折流板除雾器对小粒径雾滴脱除效果差的问题,提出一种新型的涡流除雾器,通过在除雾器中产生涡来使流场复杂,从而增加对小粒径雾滴的脱除效果。通过数值模拟方法研究涡流除雾器和折流板除雾器,并且通过实验对数值模拟进行验证。研究结果表明:当流速为3~7 m/s时,涡流除雾器的总除雾效率比折流板除雾器的总除雾效率大10.8%~29.8%;当流速为3~7 m/s时,涡流除雾器对于20μm雾滴的除雾效率便能达到90%以上;涡流除雾器对小粒径雾滴的脱除效果比折流板除雾器好,如当粒径为10μm时,涡流除雾器的效率比折流板除雾器大17.8%~18.2%;涡流除雾器的压降要比折流板除雾器大,当流速为3 m/s时,差值为193 Pa,而后差值随着流速的增大而增大。     

基于正交设计的旋流管式除雾器性能的数值分析

随着国家工业烟气排放要求日益严格，针对折流板除雾器对粒径小于20μm的微细雾滴去除效率低的问题，设计了一种新型旋流管式除雾器。采用欧拉-拉格朗日的方法，对旋流管式除雾器内烟气的流动进行数值模拟，使用刚性球形水滴代替雾滴，采用RNG k-ε模型和离散相模型（DPM）模型进行连续相和离散相的交替耦合计算；研究了不同流速下旋流管式除雾器性能的变化；并在基于正交设计的模拟实验下研究旋流管式除雾器结构参数对除雾性能的影响。对基础结构旋流管式除雾器的模拟结果表明：在3～7 m/s的流速下对直径大于20μm的雾滴去除效率在99%以上；对直径在10～20μm的雾滴去除效率在86.5%以上；对直径在2～10μm的雾滴去除效率在51.3%以上；压降61.4～321.3 Pa，对微细雾滴的去除效率有显著提升。通过分析正交模拟试验结果，得到扭转角度（a）的增大和单管直径（d）的减小有利于提高雾滴的去除效率；随着a的增大、d的增大、H的减小会加大烟气流过除雾器的压降；得出了参数范围内以2～10μm除雾效率为指标的最佳结构d=100 mm,H=2 000 mm,a=900°；以10～20μm除雾效率为指标的最佳结...     

除尘脱硫装置气液两相流场的数值模拟

利用FLUENT软件对SHG-Ⅱ-Z型除尘脱硫装置内的气液两相流场进行了数值模拟.计算中选择RNG k-ε湍流模型及随机轨道模型,数值计算采用SIMPLEC算法.计算结果表明,实心圆锥喷射方式的除尘脱硫效率高于空心圆锥喷射方式;喷射液滴的直径和速度影响其在筒体内的分布,喷射速度越大,被完全脱除的液滴直径越大;进口气速影响液滴的脱除效率,当气速增大时要适当增大液滴的直径.     

含静态混合元件乙烯裂解炉管内流场的数值模拟

采用计算流体动力学(computationalfluiddynamics,CFD)的方法,计算了含静态混合元件炉管内的流场.数值模拟结果表明,采用静态混合元件的乙烯炉管中流体的混合被强化,从而强化了传热.根据其数值模拟的速度场,提出了一种基于速度分析的CFD结果评价方法,定性和近似定量地演绎了工程测试的数据,使计算模型和数值模拟结果在实验中得到了验证.该方法可望在同类流体的研究中推广应用.     

直流降膜式旋风除雾器的实验研究与工业放大

研究设计了一种新型高效的除雾设备－－直流降膜式旋风除雾器，以空气－水为实验物系，测定了φ250mm的直流降膜式旋风除雾器的压降及除雾效果。实验结果表明，压降随气速的增大而增大，出口气体含雾量随气速的增大仅略有下降。在此基础上，选定了最佳操作条件，进行了工业放大，工厂应用效果良好。     

折流式气液分离器内流场的数值模拟与实验研究

设计了一种新型折流式柱形气液分离器,应用计算流体力学(CFD)方法模拟了折流式柱形分离器和普通柱形分离器的内部流场,对比了两种分离器流场的速度矢量分布、液相体积分数分布和湍流耗散速率分布,并通过冷模实验对两种分离器的分离性能及影响因素进行了考察,实验结果与CFD模拟结果吻合很好,验证了利用数值模拟方法考察气液分离器分离性能的可行性与准确性.分析结果表明,设计的折流式柱形分离器的压降略大于普通柱形分离器,具有分离效率高、操作弹性范围大的优点.     

调节阀内三维流动与启闭过程的数值模拟及分析

运用计算流体力学方法（CFD）对调节阀的定常与非定常水力特性进行了数值模拟．定常模拟得到各种开度下的三维流场分布以及压降与流量的特性曲线，特性曲线与试验结果相吻合．非定常计算模拟了阀门开启和关闭过程中流动特性的变化，得到流量和阀芯轴向力随时间变化曲线，并对启闭速度的影响进行了分析．     

文丘里水膜除尘器改造应用研究

针对文丘里水膜除尘器运行中存在的压降过大和除尘效率过低等问题 ,采用文丘里 +旋流板 +喷淋 +折流除雾器的方法对原有除尘器进行改造 .改造工程应用表明 ,该方案的阻力和除尘效率在理论上的分析与实际应用相一致 ,在文丘里喉管气速 40m/s,液气比 0 .5L/m3 ,喷淋液气比为 1.5L/m3 时 ,除尘效率达到 95 %以上     

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。本文以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Mf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。     

垂直管不同黏度下油气水三相流压降规律研究

为研究垂直管不同粘度油气水三相流压降变化规律以及建立新的三相流压降预测计算方法,依托于中石油气举试验基地多相流试验室,对垂直上升管道中不同粘度油相下的油气水三相流动进行模拟。在固定油水比条件下,通过调整不同油相粘度、气液比、气液流量等参数进行油气水三相流试验,研究油相粘度对油气水三相管流压降变化影响规律。利用CFD软件参考试验工况模拟油气水三相流动,确定在不同粘度条件下气液两相分布情况,通过CFD软件模拟确定油水两相在充分混合后可视为单一非牛顿流体混合相。基于CFD模型结果,将三相流看作油水混合相与气相的两相流动,考虑粘度对摩阻系数的影响,根据非牛顿流体剪切特性建立了新的摩阻系数计算方法,基于M-B模型重新建立了新的压力计算方法。对比试验数据与计算结果,发现压降计算模型误差范围在15%内,满足工程实际需求,说明压降模型具有实用性。     

蒸汽相变促进湿法脱硫净烟气中细颗粒物的脱除

采用石灰石/石膏法脱硫工艺,结合蒸汽相变原理,实验考察了除雾器类型、脱硫净烟气特性、蒸汽添加量及同时在除雾器上喷低温水等对细颗粒物脱除性能的影响.结果表明:在脱硫净烟气中添加适量蒸汽,可显著提高细颗粒脱除效果,且脱除效率随蒸汽添加量增加而提高;丝网除雾器比板波纹除雾器更适于凝结长大细颗粒物的脱除;脱硫净烟气特性对细颗粒...     

微膨胀床反应器内气液分布设备性能数值模拟

用VOF数值模型方法,对适用于上流式微膨胀床反应器内的气液分布设备进行了数值模拟研究,并与实验结果进行了对比。考察了气液分布设备对气液两相的分布作用,包括分布器内的动态流动特征和流动形态。同时考察了气泡的大小、上升速度、压力降随着表观气液速的变化规律。结果表明：(1)选用VOF数学模型,可以清晰准确的模拟出气液分布器的动态流动特性和气液分界面,可以指导气液分布器的优化设计;(2)气泡的上升速度随着表观气速和表观液速的增大而增大;气液分布器出口气泡的直径随着表观气速的增大而增大,随着表观液速的增大而减小;截面平均气含率随着表观气速的增大而增大,随着表观液速的增大而减小;气液分布器的压降则随着表观气速的增大而减小,随着表观液速的增加而增大;(3)相对于表观液速的变化,气液分布器对表观气速的变化敏感度更高,表观气速更影响分布器的工作负荷。     

水平管外液膜液滴作用下的蒸汽流动特性

为研究水平管外液体和气体相互作用下的两相流动特性,选择蒸发器中广泛应用的转角正方形排列管束为物理模型,采用流体体积函数(VOF)方法追踪气液界面,提出液体在管间以液滴形式存在的模型假设,结合管间空隙率数据来初始化水平管外液膜厚度和液滴直径,模拟蒸汽在管外液膜和管间液滴作用下的流动过程,分析气液两相的压力场和速度场.结果表明:小喷淋密度下,进出口压降计算值和实验吻合良好;在计算域内,下部区域压力值高于上部区域,且最小压力分布在液滴附近的右下侧区域;压力分布的不均会造成液滴在下落过程中的变形.     

基于改进狼群算法的井下排水采气超声速喷嘴优化

相比于超声速喷嘴,传统板孔喷嘴雾化效果不佳、携液能力不强。采用改进狼群优化算法,利用计算流体力学数值模拟,对超声速喷嘴的外形进行了优化设计,以期提高井下排水采气效率。研究结果表明,改进狼群优化算法,具有高效的全局寻优能力。优化后的超声速喷嘴喉部靠后,扩张段曲率增大,产生的高强度正激波,能够增强气流中液滴流动的不平衡性,提高喷嘴的雾化效果,加速后的气流具有更好的携液能力,对于气动法排水采气具有一定的工程指导价值。     

高效填料在新冠肺炎疫情防控用84消毒液增产提质中的应用

开发了一种具有高分离效率、高产能特点的新型高效无壁流规整填料,将其应用于新冠肺炎疫情防控用84消毒液的生产中,可达到提质增产的目的。通过计算流体力学（CFD）模拟对无壁流规整填料进行了结构优化,经实验验证,新型无壁流规整填料的干塔压降降低了12%。将新型填料应用于次氯酸钠（84消毒液的主要成分）生产的技术改造中,可提高产品质量,扩大产能,同时降低尾气中有害气体的排放,达到了提质、扩产、节能、环保的目的,为控制新冠肺炎疫情的扩散提供强有力的保障。     

旋转填充床气相压降特性研究

旋转床的气相压降是旋转床工程设计的一项重要指标。利用空气水系统对旋转填充床的气相压降进行分段模型化和实验研究。结果表明,旋转床干床压降比湿床大;进口压降随气量增大而增大;内腔压降随液体加入突然减小;出口压降随气量增大而增大,随转速增大而减小,随流体加入而突然增大,填料层压降随气量和转速增大而增大,当流 入时,先减小,后增大。     

旋风分离器分离性能的经验模型与数值预测

利用雷诺应力输运模型对Stairmand高效旋风分离器的气相流场进行数值模拟,在此基础上对旋风分离器的分离效率、压力损失进行了研究,得出了不同条件下旋风分离器的分离性能,同时利用Barth,Iozia&Leith,Shepherd&Lapple,Cacal&Martinez,Dirgo,Coker经验公式计算了该旋风分离器的分级效率和压力损失,并分别和实验数据进行了比较.结果表明,Barth经验公式在计算直径为305mm的Stairmand旋风分离器时的分级效率与实验数据吻合较好;而Iozia&Leith经验公式能准确地计算直径为152mm的Stairmand旋风分离器的分级效率;Cacal&Martinez及Dirgo经验模型计算的压力损失和实验数据吻合较好.另一方面,数值预测的分级效率和实验数据基本一致,而且预测的压力损失误差在5%以内.研究结果还表明,应用计算流体动力学来研究旋风分离器的分离性能方便且可行.