颗粒轨道模型用于烟气脱硫喷淋塔两相流数值模拟

以FLUENT软件为计算工具,采用Euler-Lagrange方法模拟喷淋塔内部气液两相流动.气相用标准k-ε湍流模型描述,喷淋液滴用颗粒轨道模型描述.综合考虑颗粒受力分析、颗粒湍流扩散以及气液两相耦合3方面影响因素对颗粒轨道模型进行设置,从液滴粒径分布、液滴出口速度、喷淋夹角3个方面对喷嘴射流源进行精确定义.模拟结果表明:喷淋塔内轴向气速分布均匀;中空锥形的喷嘴设计使喷淋液形成伞状雨帘,有效防止烟气短流;塔内液滴浓度分布存在中间高、边缘低的问题,可通过改进喷嘴布置方案加以改进;颗粒轨道模型能够较好地预测喷淋塔内两相流动.     

诱导喷嘴改进滤筒脉冲清灰效果的实验研究

改善清灰效果是提高滤筒除尘效率的关键和难点问题。运用自制脉冲喷吹实验台,采用诱导喷嘴(超音速引流喷嘴和气流散射器)对325 mm×660 mm滤筒进行脉冲喷吹清灰实验研究,并与采用普通喷吹孔的实验结果进行比较分析,得出采用诱导喷嘴时侧壁正压力峰值平均值是普通喷吹孔的1.465倍;且采用诱导喷嘴时各测点的不均衡系数为0.768～1.336,普通喷口为0.270～2.251,而不均衡系数越接近于1,其清灰效果越好;同时,采用诱导喷嘴时各测点基本在同一时刻达到正峰值。实验充分表明采用诱导喷嘴确保了滤筒长度方向上内壁清灰压力的均匀性,且对滤筒清灰效果有明显的改善作用。     

受限空间小型急冷塔内喷雾蒸发的数值模拟

针对受限空间内小型急冷塔冷却水蒸发过程,运用计算流体力学(CFD)进行数值模拟,基于涡壳进气型急冷塔研究了喷嘴雾化粒径、喷射速度、喷射角度等喷嘴运行参数对急冷塔内蒸发过程的影响机制。结果表明:随着液滴粒径的增大,液滴蒸发时间、轴向以及径向蒸发距离均随之显著上升,粒径由40 μm增大至80 μm时蒸发时间增加了293%;当液滴喷射速度增加时,液滴的蒸发时间、轴向以及径向蒸发距离均有所下降,但增大至一定程度后其影响作用减弱;随着液滴喷射角度的增大,液滴蒸发时间及轴向蒸发距离减小,而径向蒸发距离无显著变化。因此,在急冷塔尺寸受限时选用70 μm以下的小雾化粒径喷嘴能够直接有效提升急冷塔的运行安全性。同时,与均匀进气型急冷塔相比,采用涡壳进气型急冷塔以及喷嘴成切圆布置方式能够在急冷塔上部形成湍流强化区域,喷嘴雾化粒径为80 μm时,轴向安全裕度可提升7%。该模拟结果可为小型化急冷塔的工程应用提供优化设计方案与运行指导参考。     

基于多种测试平台喷雾粒径特性实验研究

目的 研究平台环境差异对喷雾液滴粒径造成的影响。方法 分别在喷嘴测试台、直流吸气式风洞、闭口回流式结冰风洞等3种测试平台上开展喷雾液滴粒径测量,并将测量结果进行对比分析。结果 各平台喷雾dMVD随水气压变化的规律性都较好,dMVD随着水压的增大而增大,随着气压的增大而减小。对于dMVD≤30 μm的工况,3种测试平台的dMVD测量结果接近,但粒径分布存在差异。对于dMVD>30 μm的工况,直流吸气式风洞和闭口回流式结冰风洞喷雾的dMVD都比喷嘴测试台大,粒径分布向大颗粒方向偏移。结论 气流温度、速度、环境湿度、湍流度以及平台构型等环境因素均对喷雾液滴粒径产生影响,多因素耦合作用使得闭口回流式结冰风洞液滴的蒸发、碰撞合并、破碎等行为都更强烈,从而造成了其与喷嘴测试台、直流吸气式风洞喷雾的粒径特性存在差异。     

燃煤电厂烟气环境下脱硫废水液滴蒸发特性的研究

通过理论分析和数学模型研究了烟道喷雾蒸发技术脱硫废水液滴在烟气环境中的运动、受热和蒸发过程中的传热传质特性,考察了烟气速度、温度和液滴粒径等对液滴蒸发特性的影响规律。结果表明:烟气速度越大,液滴初速度对液滴运动速度的影响越小;气液初始相对速度越大,液滴完全蒸发时间越短;烟气温度是影响废水蒸发时间的关键参数,在不影响锅炉效率的前提下适当提高锅炉尾部烟气温度有利于喷雾蒸发技术的实现。在本文研究的烟气环境和液滴条件下,液滴无量纲完全蒸发时间与烟气温度呈指数递减关系。     

硼铁合金烟气净化喷淋塔气液两相流数值模拟

基于计算流体力学(CFD)技术,采用fluent软件平台,针对某硼铁合金厂烟气处理系统中现有设计参数及操作条件下喷淋塔内部流场进行了三维数值模拟分析,对有无喷淋条件下的烟气流场分布进行了对比,另外还分析了喷淋压力,烟气进口速度,以及液滴分布对气液流场分布的影响。较高的喷淋压力和较低的烟气速度有利于气液两相间的传质,液滴的分布也影响着气液两相的传质效率。     

烟气净化双流体喷嘴雾化特性实验

在烟气净化装置喷雾干燥塔内,进行双流体喷嘴喷雾特性试验,实验研究了影响喷雾粒度、角度以及液滴均匀度的主要因素。实验证明,气液质量比、浆液密度为影响双流体喷嘴雾化特性的重要因素。通过改变运行参数,可以得到合适的液滴粒径以及喷雾角度,该喷嘴用于喷雾干燥烟气中酸性气体的净化,可提高净化效率。     

复合喷动塔内蒸发特性的数值模拟与实验研究

分析了描述喷动塔内气液流动、雾化、蒸发、碰壁的数学模型,运用上述模型模拟脱硫塔内蒸发特性,得到了入口介质条件对塔内蒸发特性及液相水含量的影响,通过与实验值比较验证了模型的可靠性。模拟结果表明:液滴蒸发强度呈现先升高后降低趋势,在距离喷嘴300 mm处达到最大值;在一、二级塔体交界处,由于受多级喷动结构影响,液滴蒸发速率明显升高;液滴截面质量流率沿塔体轴向逐渐降低,在1 500 m处基本蒸发完毕;蒸发强度与喷嘴雾化压力呈非单调关系,烟气温度和含湿量对一级塔内液态水含量有3倍~5倍的影响;数值模拟结果与实验值基本一致,可以作为研究塔内液滴蒸发特性的有效工具。     

亚氯酸钠溶液烟气脱硝与烟气余热回收的一体化试验

锅炉烟气中的NO_x是大气污染的重要原因之一.针对燃气锅炉NO_x超低排放的要求以及烟气中大量余热被浪费的现状,提出了烟气脱硝与余热回收一体化的新方法,通过搭建一体化试验台,分析在烟气余热回收的条件下,c[NaClO₂（亚氯酸钠）]、液气比、喷淋水温度等因素对脱硝效率以及烟气余热回收效率的影响.烟气脱硝与余热回收一体化的新方法主要体现在逆流式烟气喷淋塔中,可利用NaClO₂溶液对低φ（NO_x）的烟气脱硝并同时回收烟气余热.试验结果表明,c（NaClO₂）越高、pH越低、液气比越大,NaClO₂溶液脱硝率越高.当c（NaClO₂）为0.020 0 mol/L、喷淋水温度在30~80℃之间变化时,存在最优的喷淋水温度64℃,使脱硝率最高为36%.同时,液气比及喷淋水温度对余热回收效果影响显著,液气比越大、喷淋水温度越低,余热回收效果越好.试验结果还显示了当烟气温度为83℃、喷淋水温度为48℃、c（NaClO₂）为0.015 0~0.020 0 mol/L、液气比为13.8 L/m3时,烟气脱硝效率约为40%,同时回收了26.4 kW的烟气余热.研究显示,在逆流式烟气喷淋塔中,利用NaClO₂溶液进行烟气脱硝并同时回收烟气余热的一体化方法是可行的,可应用于工程实践.      

2×350 MW燃煤发电机组主烟道脱硫废水蒸发数值模拟

针对某2×350 MW燃煤发电机组主烟道脱硫废水蒸发过程进行了CFD数值模拟,分析了蒸发过程中烟道内的气液分布和变化规律,喷嘴参数对蒸发性能的影响,以及蒸发过程随着负荷降低的变化规律。结果表明:液滴颗粒可在烟道内完全蒸发;粒径从40 μm增加到80 μm时,液滴蒸发时间从0.26 s增加到0.62 s,蒸发距离从6.15 m增加到13.41 m;蒸发时间和蒸发距离与液滴粒径近似呈线性关系;蒸发时间随着喷射角度的增加而减小;喷射角度为90°时,蒸发距离最短;喷射角度为120°时,蒸发距离最大;3种喷射方向中,逆流喷射方式蒸发时间最长,但蒸发距离最短;负荷降低,蒸发时间增加;负荷由75%降低至50%时,蒸发距离有显著提升。     

风送式抑尘喷雾机喷嘴的优化选型

为了更好地指导风送式抑尘喷雾机喷嘴的选型,收集了5种内部结构的喷雾机喷嘴,对比其雾化特性,并检验选定的喷嘴应用于工程现场的降尘效果。结果表明:1)斯普瑞和泰格两种喷嘴具有较大的雾化角,能满足大面积降尘的需求,适用于大多数抑尘喷雾机;2)同一供水压力下,喷孔直径为0.5 mm的斯普瑞喷嘴雾滴粒径远小于其他结构的喷嘴,将其安装在抑尘喷雾机,能有利于细小颗粒粉尘的捕集;3)将喷孔直径为0.5 mm的斯普瑞喷嘴安装于工程现场抑尘喷雾机,实测全尘降尘效率和呼尘降尘效率分别高于90%和80%,降尘效果良好。     

小水滴在风洞气流中的跟随性

目的获得风挡加温除雨系统试验台翼型上喷雾喷头排列方式和风洞实验风速的最优组合,同时获得不同风速下小水滴在风洞沿程的跟随性和风洞出口截面上质量分数及均匀性等理论数据。方法采用数值模拟方法,对风挡加温除雨系统试验台的风洞和喷头部分进行建模仿真,模拟7个翼型上共60个均布喷头在4类不同进口风速、2类喷头喷速下的8种实验过程。结果得到小水滴在风洞不同实验条件下沿程跟随性的变化规律,同时得到风洞出口处小水滴的分布结果。结论风洞风速越小,喷头喷射发散性越好,而小水滴跟随性越差;反之,风洞风速越大,喷头喷射发散性越差,而小水滴跟随性越好。风洞出口小水滴质量分数随风速增大呈现先高后低的规律,而均匀性随风速增大而变好。     

新OG系统旋流脱水器气液分离特性数值研究

根据旋流脱水器的内部流动特性,基于欧拉-拉格朗日方法,对旋流脱水器内部气液两相流动进行了数值计算和分析,研究了液滴直径、进口质量含气率和湍流扩散效应对流场分布、脱水效率、出口质量含气率和出口液滴粒度分布的影响.结果表明：当质量流量一定时,旋流脱水器进出口压降随着进口质量含气率的增加而显著提高.对于单一直径的液滴,在不考虑湍流扩散效应的情况下,脱水效率随进口质量含气率的增加而增加.当考虑湍流扩散效应时,对于直径较小的液滴（0.1~1μm）,这种规律刚好是相反的,连续相速度的增加提升了湍流扩散速度,使湍流运动更加紊乱,但脱水效率高于不考虑湍流扩散效应时的计算结果.在混合粒径条件下,随着进口质量含气率的增加,脱水效率和出口质量含气率增加,计算表明湍流扩散效应有利于混合直径液滴的分离.随着进口质量含气率的增加,液滴质量分数的峰值逐渐向小粒径方向移动,粒径分布范围逐渐减小.     

可变喷嘴涡轮增压器(VNT)对高原地区车用柴油机性能与排放的影响研究

目的系统研究可变喷嘴涡轮增压器(VNT)对运行在高原地区的车用柴油机动力性、经济性以及排放性能的影响关系,为高原地区电控柴油机与VNT的匹配控制以及降低其污染物排放提供一定的理论指导。方法在海拔高度约为1960 m的高原地区,选取柴油机的典型运行工况,即低速1400 r/min全负荷、2200 r/min全负荷(最大转矩工况)以及4000 r/min全负荷(额定功率工况),通过试验研究VNT对柴油机性能与排放的影响。结果在低速工况,随着VNT喷嘴环开度的增大,动力性降低,经济性恶化;在最大转矩与额定功率工况,均存在一个最佳的VNT喷嘴环开度使得转矩最大,同时油耗最低。随着VNT喷嘴环开度的增大,进气流量、空燃比、中冷前压力、中冷前温度以及涡前压力均降低,而涡前温度升高。在三个典型运行工况下,随着VNT喷嘴环开度的增大,氮氧化物(NO_x)比排放逐渐降低,而烟度、一氧化碳(CO)以及碳氢(HC)比排放逐渐升高,VNT对HC排放的影响较小。结论在高原地区,通过减小VNT喷嘴环开度可以降低涡前温度,进而降低柴油机的热负荷,提高其可靠性,合理调节VNT喷嘴环开度可以获得较为满意的NO_x比排放与烟度排放。     

空气助力雾化喷嘴雾化特性实验研究

冻云中液态水滴的中值直径是影响飞机结冰的一个重要参数,选择合适的喷嘴用于模拟冻云显得尤为重要。采用马尔文Spraytec喷雾粒度分析仪对两种不同孔径的喷嘴进行了详细的实验研究,在最小中值直径工况点进行了粒度分布分析。研究发现中值直径随气压的增加而减小,在气压和水流量变化时喷雾锥角稍有波动,但变化范围不大。     

空气助力雾化喷嘴雾化特性实验研究

冻云中液态水滴的中值直径是影响飞机结冰的一个重要参数,选择合适的喷嘴用于模拟冻云显得尤为重要。采用马尔文Spraytec喷雾粒度分析仪对两种不同孔径的喷嘴进行了详细的实验研究,在最小中值直径工况点进行了粒度分布分析。研究发现中值直径随气压的增加而减小,在气压和水流量变化时喷雾锥角稍有波动,但变化范围不大。     

磷钼杂多化合物脱硫体系脱硫特性与再生规律

以液相氧化脱硫工艺开发为目的,采用尾气H₂S浓度动态监测法研究了磷钼杂多化合物脱硫体系的脱硫特性;采用氧化还原电位监测法研究了该体系的再生规律结果表明,磷钼酸钠（NaHPA）体系的脱硫性能随温度升高而有所降低,随进气H₂S浓度的提高而相应降低,随吸收剂浓度的提高而显著增强．几种主要因素对磷钼酸钠脱硫体系再生过程的影响规律为吸收剂浓度提高再生时间缩短;温度升高再生时间缩短温度超过 50℃冉生时间缩短幅度趋缓;增大空气流最冉生时间缩短,空气流量超过1.650Lmmin冉生时间趋于恒定：进气 H₂S浓度提高冉生时间延长．NaHPA复配体系的再生性能较单一的NaHPA为优,偏钒酸钠对体系的再生有催化作用     

旋流雾化水雾膜提高文丘里水膜除尘效率的实验研究

应用低压旋流雾化水喷嘴 (不同运行压力和组合方式 )实验研究了旋流雾化水雾膜对除尘效率的影响。研究结果表明 :喉部喷嘴布置及运行情况直接影响喉部水雾均匀度和除尘效率 ;采用两两相向的低压旋流雾化水喷嘴组合布置 ,保证喷嘴入口水压力为 0 2～ 0 4MPa ,液气比为 0 1～ 0 2L/m3 时 ,除尘效率将大大提高 ,且有节水节能和脱硫效果。     

大气压纳秒负脉冲放电对水中大肠杆菌的灭活

采用自行研制的喷嘴-板-筒式反应器,研究了大气压纳秒负脉冲空气放电对水中大肠杆菌（Escherichia coli, E.coli）灭菌率的影响因素及规律。实验中空气自放电喷嘴电极进入反应器,气流带动放电生成的活性粒子流到达并作用于水中大肠杆菌。研究结果表明:本实验装置可有效实现对水中大肠杆菌的灭活,灭菌率随着放电电压和脉冲重复频率的增加、放电处理时间的延长而升高;随着鼓气速率的增大先增大后减小;随着喷嘴电极直径的增加先减小后增大。当采用1.30 mm喷嘴电极,在脉冲峰值电压为-32 kV、重复频率80 Hz,鼓气速率为80 mL/min时,连续放电处理12 min,灭菌率达到91%。