内置涡核破碎翼旋风分离器内颗粒受力数值分析

内置涡核破碎翼旋风分离器具有维持较高效率同时降低阻力的特点。研究其内部颗粒受力情况对揭示其工作机理有重要意义。利用计算流体力学方法(CFD),采用雷诺应力模型(RSM)模拟流场,在此基础上,应用拉格朗日离散化模型(DPM)对传统Lapple型旋风分离器加设涡核破碎翼前后的内部颗粒进行追踪,并对其进行受力分析。结果表明:内置涡核破碎翼旋风分离器在颗粒分离时间及受力在数值上均与传统分离器有所差别;涡核破碎翼叶片较短时,径向合力主要表现为向外,离心力占主导作用,利于颗粒收集;叶片较长时,颗粒受到气流扰动作用加剧,径向上的运动随机性增加从而不利于分离。     

壁面粗糙度对旋风分离器内流场影响的数值模拟

利用计算流体动力学软件FLUENT6.2.16对壁面粗糙度不同的旋风分离器内流场进行了数值模拟,得到了切向速度、轴向速度、径向速度和静压力分布规律。旋风分离器内的切向速度随着壁面粗糙度的增大而明显减小;轴向速度没有明显的规律性变化,只在上部筒体涡核区轴向速度增加,削弱了涡核区滞留现象;在流场大部分区域径向速度随粗糙度的...     

旋风分离器内高速旋转流场的数值计算方法选择

数值计算方法已成为研究旋风分离器内部流场的重要途径。利用计算流体力学方法对旋风分离器内部气相流场进行了数值模拟研究。分析了不同湍流模型、离散化方式和压力插值方式对旋风分离器内部计算流场的影响,并将所得数值结果与已知的实验数据进行了对比,以期得到最适合的数值模型。结果表明:对于旋风分离器内部复杂流场的流动,运用雷诺应力模型(Low-Re Stress-Omega)能够较好地预测出强制涡中心涡流的运动情况,同时采用SIMPLEC算法、二阶迎风离散化方式和PRESTO压力梯度插补格式能够获得最好的预报结果。     

旋风除尘器流场及浓度场实验与模拟

在研究旋风除尘器内气固两相的运动状况及分离机理方面,计算机模拟替代部分实验的方法能够优化设计旋风除尘器结构参数,提高其对微细颗粒的捕集效率,减少运行压力损失。本研究采用RSM模型和随机轨道模型对旋风除尘器内流场及浓度场进行模拟及实验。研究表明,旋风除尘器压力损失模拟结果与实验结果吻合较好,对于大于5μm的颗粒其捕集效率模拟结果与实验结果基本吻合;旋风除尘器外壁的颗粒浓度呈螺旋带状分布;如将排气管管径减少至原直径0.8倍,可使其对2μm颗粒捕集效率提高6.6%,但压力损失提高36.5%;颗粒的凝并作用有利于提高旋风除尘器微细颗粒的捕集效率。     

用于气溶胶采样预分离的直流式旋风分离器

频繁的滤材堵塞是大气气溶胶采样器(流量大于500 m3/h)运行中常见的问题,安装预分离器是缓解这一问题的有效途径之一。研究了可用于这种气溶胶取样器预分离的旋风分离器,确定了使用轴流进气直流式的结构。在惯性分离理论的基础上,提出了切割粒径的计算方法。建立了流量为700～800 m3/h的预分离器性能测试装置和方法,并对3个旋风分离器性能进行了测试。实验结果表明:3个旋风分离器的切割粒径在12～14.5μm,与计算较好地符合;性能最佳的旋风分离器的切割粒径为14.5μm,10μm颗粒的透过率为73%,符合技术要求。     

基于大涡模拟的旋风分离器内流场数值模拟研究

为了研究旋风分离器内流场的运动状况，借助Fluent软件，采用大涡模拟，基于曲线坐标系的SIMPLEC算法，对切向入口的Stairmand旋风分离器内流场进行了三维数值模拟研究。数值结果表明，大涡模拟适合于三维强旋流的流场模拟，分离器内部的流动空间可分为内、外2个流动区域，在不同的流动区域中，气体压力、速度场的分布有较大的差异。而且压力分布与速度分布不是绝对的轴对称分布。数值模拟结果对其设计优化研究有一定的应用价值。     

球柱形旋风除尘器分离性能数值模拟与实验

针对传统柱锥形旋风除尘器存在细颗粒分离效率低的问题,提出了一种新型球柱形旋风除尘器。采用数值模拟和实验研究手段,分析了柱段高度对球柱形旋风除尘器分离特性的影响。模拟结果表明:当球柱形旋风除尘器柱段高度不为零时,随着柱段高度的增加,静压力逐渐变小;球柱形旋风除尘器内流体的切向速度均呈"M"型分布;流体轴向速度随着半径的减小,其绝对值先增大后减小,在中心轴线处又开始增大;流体径向速度均关于中心轴线对称。实验结果表明,当球柱形旋风除尘器柱段高度为150 mm时,总分离效率最高,可达到92.01%。研究结果可为旋风除尘器中细小颗粒分离应用提供指导,对提高5μm以下颗粒分离效率具有重要意义。     

下排气旋风分离器结构优化研究

下排气旋风分离器是一种新型的气固分离装置,但存在对细颗粒夹带严重,导致细颗粒分离效率稍低的现象.采用RNG k-ε湍流模型和拉格朗日坐标系下的离散相模型,对75 t/h循环流化床锅炉的下排气旋风分离器的气固两相流动进行数值研究并提出结构优化措施.结果表明,下排气旋风分离器进口改为减缩型、排气管位置下移并采用圆台入口,对...     

锥度对旋风除尘器主要性能的影响

为了提高旋风除尘器的分离效率,研究了锥度对旋风除尘器主要性能的影响,建立了气体流场和颗粒动力场的理论模型,并应用SIMPLEC算法对不同锥度下旋风除尘器内部的总压、切速度、颗粒运动轨迹以及分离效率进行了数值模拟。数值结果表明:旋风除尘器内部的总压和切速度均基本呈轴对称分布,沿半径方向,总压呈非线性增大趋势,而切速度呈"驼峰"分布;通过减小锥度降低了总压和切速度,缩短了颗粒的停留时间,从而提高了分离效率,为旋风除尘器的结构优化设计、提高分离性能提供参考。     

伞罩型除尘脱硫塔内除雾器性能研究

除雾器是湿法烟气脱硫(WFGD)系统内重要的设备之一,其性能对WFGD系统运行的可靠性有重要影响.利用Fluent6.2软件对新型伞罩型除尘脱硫塔内的三维两相流场进行数值模拟,气相采用RNG湍流模型,液相采用离散相模型,选择SIMPLE算法进行计算,分析塔内的折板除雾器和旋流板除雾器的速度场、压力场和液滴的分布情况.结果表明,烟气经过折板除雾器,产生了明显的压降,且在拐角区域湍流耗散强烈,是实现气液分离的关键区域;烟气经过旋流板除雾器,速度和压强分布具有良好的对称性,液滴被气流旋转抛向壁面实现气液分离.模拟结果对新型的WFGD除雾器的设计和运行具有一定的理论指导意义.     

旋流分离器油水分离效率的模拟研究

采用计算流体力学的方法,探讨了操作条件和物料特性对旋流分离器分离油水效率的影响。旋流器为单锥双入口,其主直径为50 mm,锥角为5.5°。模拟过程中,采用商业用软件‘Fluent 6.3’中的雷诺应力模型和欧拉多相流模型来模拟不同条件下油水旋流分离器的分离性能。模拟结果表明,对于本研究的油水旋流分离器,最佳的分流比是10%,最佳的油滴浓度是0.5%(V/V)。在最佳的分流比和油滴浓度下,当进口流速为10.46 m/s时,油水旋流分离器可将15μm的油滴去除80%以上,油滴的分离界限粒径d50(50%的分离效率)为9.2μm。在模拟的基础上,用统计软件STATISTICA6.0对分离效率与操作条件和物料特性之间的关系进行拟合。通过拟合式预测的分离效率与实测值相吻合,误差小于15%。     

旋风除尘器环形空间气流运动的数值研究

运用计算流体力学软件FLUENT,对旋风除尘器内部流场进行了数值模拟,利用模拟结果对旋风除尘器入口不同位置气流在除尘器顶部的环形空间的轨迹进行了分析研究,探明了气流在环形空间的运动规律和基本特征,阐明了旋风除尘器顶部"尘环"形成的根本原因,指出了粉尘发生短路的原因和多发区域并在此基础上就除尘器的增效问题给出了改进方案.     

防风网扬尘庇护区湍流流场模拟数值边界条件

防风网后方存在复杂的湍流结构,通过耗散能量、降低风速形成扬尘庇护区。数值风洞是研究防风网流场结构及预测堆场扬尘的重要方法,由于涉及复杂的大气边界层及多孔介质边界问题,建立高精度的数值风洞目前仍是计算流体的难题。通过一系列数值模拟并与物理实验对比分析,研究了影响防风网数值风洞模拟精度的3个边界条件,即紊流入流边界、地面粗糙边界和多孔介质边界。结果表明:计算域入流紊动强度对风场结构模拟结果具有较大影响,紊动不足能够造成高达50%以上的虚假庇护长度;数值风洞地面粗糙高度通过壁面函数影响流场结构,对防风网抑尘效应有较大影响;防风网阻风效果可利用多孔跳跃介质边界模型实现,模型中惯性阻力系数对模拟结果有较大影响,应根据风压损失系数、防风网厚度和雷诺数设定。     

超细颗粒的旋风除尘

针对细颗粒旋风除尘 ,以分子筛 空气为实验物系 ,测定了 3种不同结构的环流循环除尘系统的分离性能。实验结果表明 ,加设带有导流锥整流器的除尘系统分离效率最高 ,但压降也略有增加。由该除尘系统的粒级效率曲线可以看出 ,直径在 2 8μm左右的细颗粒由于容易被大颗粒夹带分离 ,其分离效率比 4 μm左右的颗粒高     

超细颗粒的旋风除尘

针对细颗粒旋风除尘，以分子筛．空气为实验物系，测定了3种不同结构的环流循环除尘系统的分离性能。实验结果表明，加设带有导流锥整流器的除尘系统分离效率最高，但压降也略有增加。由该除尘系统的粒级效率曲线可以看出，直径在2．8μm左右的细颗粒由于容易被大颗粒夹带分离，其分离效率比4μm左右的颗粒高。     

侧入式搅拌槽中多相流流场特性的数值模拟

运用计算流体力学(CFD)技术对不同安装偏角的侧入式搅拌反应器中单相及多相流场进行了数值模拟。模拟结果表明,典型安装偏角下,搅拌槽内流场是由内部围绕搅拌槽中心的高速环形上升流和外部沿搅拌槽壁面的低速下降流组成的大循环流。水平偏角既增加了整个搅拌槽流场的平均速度,有利于固体颗粒在整个搅拌槽内的悬浮性能,又增大了槽底高速流体区域的面积,因而改善了槽底固相沉积状况。竖直偏角增大了槽底高速流体区域的面积,并对槽底施加一定的冲刷作用,从而进一步降低了槽底固相沉积的可能性。无安装偏角时槽底固含率最多的地方主要积聚在搅拌器下方区域。搅拌器在水平偏角θ=10°,竖直偏角φ=5°时槽底大部分区域的固含率分布较均匀,仅在槽底搅拌器右侧的壁面区域存在小面积的固含率较高区域,在该安装偏角下整个搅拌槽的固液悬浮性能及防止底部固相沉积性能达到最佳。     

建筑物对高架点源大气污染物扩散影响的模拟研究

运用数值方法对城市中高架点源排放大气污染物的扩散规律进行了模拟研究,在计算区域内建立了三维数学模型,并将拉格朗日法描述的颗粒轨道模型耦合到风场。本研究计算了地面风速为3 m/s时的大气流场,并模拟研究了该风场条件下气体污染物的扩散和固体颗粒污染物的运动轨迹。通过分析模拟结果,给出了高架点源中排放的气体污染物的扩散区域和固体颗粒污染物运动轨迹的变化规律。     

超小型液体旋流分离器的研究

这是用超小型液体旋流分离器从水中分离固体粒子的性能实验。在旋流分离器下向流排出口内插入一个圆锥流量调节器。实验中使用的固体粒子为玻璃球 ,平均粒子径为 4 84 μm。通过实验发现了装有圆锥流量调节器旋流分离器有较好的性能 ,与普通型的相比 ,其压力损失约减少 7% ,分离效率增加 10 %。     

气固两相流在转运站系统除尘中的应用

为改善转运站点的作业环境,以转运站部分结构为模拟对象,根据实体结构模型建立流场模型,采用realiza-ble k-epsilon气相湍流模型及拉格朗日颗粒轨道模型对结构内的两相流运动情况进行了数值模拟,得到了流体相的压力分布和速度分布以及固相的粉尘颗粒轨迹,讨论了导料槽中挡帘对流场的影响.结果表明,挡帘对导料槽中流场特征影响明显,在配置了挡帘的导料槽中,流场压力分布更有序,空气流动更集中,可产生一定的回流气体来降低来流气体的速度,且会在内部形成局部高速区域.     

旋风-布袋复合除尘器优化和除尘效率的数值模拟

针对燃煤工业锅炉烟尘超低排放的要求,采用数值模拟方法,研究了旋风除尘器(A)和内部滤袋前无导流板(B)、有导流板(C)或开孔挡板(D)的几种旋风-布袋复合除尘器的流场。结果表明:除尘器C的流场较均匀,较高风速时压降低于除尘器B、D。进一步模拟了除尘器A、C的分级效率,发现对于粒径低于15μm的颗粒,除尘器A去除率低于60%,除尘器C去除率高于97.8%。且复合除尘器占地小,滤袋寿命长,具有广阔的应用前景。上述数值模拟结果可为复合除尘器的优化设计提供参考。