脱硫塔气流均布数值模拟

针对湿法脱硫塔内部流场不均匀等问题,提出一种用于气流均布的倒“V”字形气流均布板,运用CFX软件分别对装有孔隙率为40％、50％和60％的气流均布板的脱硫塔在引入2层喷淋的情况下进行流场数值模拟,并与无气流均布板的情况进行对比.结果表明,未加气流均布板时,脱硫塔内烟气分布不均匀,横截面的烟气速度标准方差最高达到2.024;加装倒“V”字形气流均布板后,脱硫塔内烟气流场改善效果明显,横截面速度标准方差可减小到约1.1.综合分析脱硫塔内流场、温度场和压力场,发现安装孔隙率约50％的气流均布板时效果较为理想.研究表明,脱硫塔内加装倒“V”字形气流均布板可提高脱硫效率,应用在氨法脱硫系统中可有效减少氨逃逸.     

基于LBM的风窗流场数值模拟与PIV实验研究

风窗流场分布规律对于粉尘、瓦斯、有毒有害气体运移规律以及风窗局部阻力计算具有一定的影响,而常用的CFD方法在模拟风窗后阶湍流流场这类问题上存在计算复杂度高的问题,针对此问题,结合格子玻尔兹曼(LBM)方法在流场模拟方面具有求解精度高、计算复杂度小的特点,采用多松弛格式的格子玻尔兹曼方法(MRT-LBM)对巷道风窗流场进行模拟研究。为验证格子玻尔兹曼方法对风窗流场模拟的有效性,利用粒子图像测速仪(PIV)对风窗流场分布规律进行实验验证研究。研究结果表明:LBM模拟风窗流场回流区长度为340 mm,风窗主流风速最高达19.1 m/s;PIV实验测试风窗流场回流区长度为320 mm,风窗主流风速最高达18.4 m/s,在相同模型条件下,LBM模拟结果与PIV实验测试结果基本保持一致。LBM与Fluent模拟进行对比,模拟精度、运行速度和操作便捷性要优于Fluent模拟。     

一起碳化塔腐蚀原因分析及措施

碳化塔是碳化工段是主要的设备，在塔内进行着CO2吸收、碳化反应以及碳酸氢铵的结晶过程，所以同时存在着气体、液体和固体。为了较好地进行吸收，在结构上要求气体分布均匀，并有充分的时间使气液接触良好。由于碳化反应是一个放热反应，不利于吸收和结晶，结构上要求不断移走热量，降低塔内液体温度，即碳化过程要求较低的温度和反应放出热量使温度增高，为解决这一矛盾，采用冷却水箱，通过对冷却水量及其流动方向的控制，使塔内温度的变化适应碳化过程的要求。为使气体分布均匀、气液接触良好，塔底安装有下端为锯齿形齿缝的锥形气体分布器。所有齿缝都是为了破碎气泡，进一步均匀分布气体。我市某化肥厂的一台碳化塔，1994年投用，2001年全面检测，发现下封头局部严重冲刷腐蚀，冲刷腐蚀深度达约7mm，在筒体内表面存在多处坑腐蚀，有的腐蚀深度高达5mm，同时在上部筒体内表面纵缝局部有细微表面裂纹。该容器设计使用参数如下。     

竖井结构中壁面温度对火灾烟气运动影响的计算研究

使用大涡模拟方法研究了不同壁面温度条件下,竖井结构中,竖直壁面间的火灾热烟气和空气运动规律及温度场分布。并讨论了造成分布差异的原因。研究表明,流场中速度、温度和混合分数等参数受燃烧产生的热羽流和壁面温差引起的对流共同影响。温差越大,流场流动速度越大,流场的规律性越强,热烟气在流场中的蔓延速度越快。在温度方面,温度分布随流场变化而呈现不同规律,这里着重讨论了一侧壁面温度不同引起的另一侧壁面附近流场的温度变化。     

纤维质燃料正向阴燃传播的数值分析

根据多孔固体燃料3步反应动力学机理,建立了2D非稳态纤维质材料水平填充床正向阴燃的数学模型。阴燃的化学动力过程包括燃料吸热热解、燃料放热氧化及焦炭的放热氧化3个过程。该模型既考虑了固-气之间的热交换,也考虑到了气体在多孔介质内的扩散系数的变化。辐射换热采用扩散近似的方式在模型中予以考虑。应用该模型,数值模拟了来流速度对阴燃速度及平均最高温度的影响,结果表明:阴燃传播速度与来流速度基本上呈线性关系,来流速度对阴燃最高温度影响不大。同时也模拟了燃料阴燃温度分布、燃烧过程中气体组分(O2,CO,CO2,H2O)及固体成分(燃料、焦炭和灰分)的变化过程。数值计算阴燃速度与实验速度基本吻合。     

油罐喷射火燃烧模拟

针对由一定压力的单相或两相介质泄漏或压力泄放系统排放引起的喷射火,利用gambit生成计算区域网格,得到相应的计算模型.再利用Fluent软件中的离散相模型计算气体流动,采用Realizable k-epsilon湍流模型和部分预混燃烧模型来预测燃料的燃烧,模拟了戊烷燃料燃烧和湍动多相流场,给出了燃烧速度矢量、温度和组...     

旋转喷雾法净化烧结SO2烟气适用性分析

根据实际烧结工况的运行边界条件对用于净化烟气SO2的SDA系统进行数值模拟,通过对比分析系统各核心设备中气流速度、反应物浓度、设备内温度分布变化情况,证明SDA系统可以较好地适用于烧结工况.实际应用时应设置烟气进风分布装置;中心烟气通道对控制脱硫剂用量、降低脱硫塔高度有重要作用;为了保证塔内反应充分,反应物干燥完全,应保证烟气在塔内停留时间大于10 s;旋转喷雾器应与脱硫塔进行拟合选型设计,同时为保证烟气排放达标,除尘系统应选择防腐耐温材料.     

基于大涡模拟的油池火焰瞬态辐射传热研究

为探究油池火焰燃烧过程中火焰辐射的瞬态辐射传热特性,基于大涡模拟方法建立甲醇油池火焰的燃烧模型,并采用准确性高的灰气体加权和模型(WSGG)模拟高温气体非灰辐射特性;研究甲醇火焰瞬态燃烧过程中的温度、速度、组分浓度变化及辐射热量的瞬态分布特性。结果表明：燃烧气体温度呈现周期性的变化,会不断地有高温气体在油池表面生成,然后上升、膨胀扩散,且在上升过程中气体速度先变大后减小。受此影响,池火液面受到的辐射热反馈随时间剧烈震荡,液面中心辐射热流密度在-17～-7 kW/m²之间变化,且向液面边缘逐渐减小;液面的热流密度概率密度分布呈现三角形;地面的辐射热量因为距离火焰较远及油罐的遮挡作用,比液面小一个数量级。     

快速接头内壁冲蚀规律的数值模拟分析*

为进一步改善快速接头受连续相作用易失效、内壁冲蚀磨损严重的问题,采用CFD软件中的Realizable k-ε湍流模型,对不同入口速度下的快速接头冲蚀磨损情况运用数值模拟方法分析,得到快速接头内部的流场分布及其冲蚀磨损情况。结果表明:快速接头的冲蚀主要集中在管径缩小段的大小管道交界处,且在管径突变处流体的压力、速度会发生明显变化。在粒径不变,其余变量恒定的情况下,入口流速越大,最大冲蚀速率随之增大;改变相同粒径颗粒的质量流率,可以看出最大冲蚀速率与质量流率呈正相关关系。模拟得到的不同入口速度、质量流率下在快速接头中的流动冲蚀规律,可对提高接头使用寿命、液冷散热器的平稳运行提供必要的参考。     

煤层倾角对采空区流场及瓦斯分布的影响研究

为获得不同煤层倾角条件下的采空区流场及瓦斯分布变化规律,以平煤六矿22310工作面为原型,通过建立采空区数学物理模型并设置边界条件,数值模拟了工作面采空区气体压力、漏风和瓦斯分布情况,并与该工作面现场实测通风参数对比,对模型可靠性进行验证。在已建立模型的基础上,模拟了煤层倾角分别为5.75°、35.75°、65.75°时的采空区气体压力、漏风和瓦斯分布,对比分析了三种煤层倾角下的采空区流场及瓦斯分布变化规律。结果表明:随着煤层倾角增加,采空区气体压力降低,压力梯度升高;工作面漏风量变化微小,漏风分布规律不变;采空区瓦斯浓度和采空区瓦斯总量降低。     

喷淋塔内气液流场模拟

以实际建设中的燃煤机组为参考原型,使用数值模拟方法对于喷淋塔烟气流场进行了模拟分析.模拟结果表明,两入口塔入口不易积垢,流场均匀度也好于传统吸收塔.     

障碍物后池火与水喷淋相互作用的数值模拟

采用大涡模拟方法数值模拟了障碍物后池火与水喷淋的相互作用问题，研究目的是探讨水喷淋对障碍物后池火的控制和抑制的有效性，以及障碍物对流动特性和温度场的影响。文中采用低马赫数近似下三维可压缩滤波形式的Navier—Stokes方程和组分方程进行有限差分数值求解，燃烧过程中所产生的热释放采用携带燃烧反应热的Lagrangian粒子(热元模型)来模拟。文中数值模拟了风洞内障碍物后热源产生的热气流及其与水喷淋的相互作用，并探讨了在有无水喷淋情况下的温度场和速度场特性，以及喷水装置位置对温度场的影响。     

水雾抑制气体爆炸火焰传播的实验研究

利用自行设计的全程透明的火焰加速管系统和细水雾实验系统 ,对不同水雾条件下的气体火焰传播现象进行了实验研究。运用光电传感器与CCD摄像技术 ,笔者分析了不同水雾条件下的甲烷预混气体火焰传播速度、传播火焰阵面轨迹 ;探讨了水雾抑制气体火焰传播的机理及条件。实验发现了在一定条件水雾作用下的气体传播火焰阵面拉伸与火焰驻留的现象与条件 ,实验结果表明 :水雾对气体爆炸火焰传播的抑制是由于水雾作用于火焰阵面反应区 ,降低了反应区内火焰温度和气体燃烧速度 ,减缓了火焰阵面传热与传质的进行 ,从而使传播火焰得以抑制 ;而水雾对气体爆炸火焰传播的抑制效果与水雾通量、雾区浓度、水雾区长度以及火焰到达水雾区的火焰传播速度有关     

水喷淋作用下建筑通道烟气蔓延特性模拟研究

采用数值模拟研究在单喷淋作用下建筑通道内烟气的蔓延特性,并对不同喷淋压力条件下烟气质量流量、温度及CO体积分数随时间的变化进行对比,对引起喷淋作用下烟气蔓延速度及烟气成分浓度变化的主要原因进行了分析。结果表明,增加喷淋压力对烟气的降温作用增强,降低了烟气在通道内的蔓延速度;同时,喷淋引起的烟气拥塞增加了流出喷淋覆盖区的烟气的CO体积分数,使得烟气毒性加大。     

Production of fire extinguishing mixture by solid propellant propulsion

The behavior of fire suppression by water mist spray has been studied by using the experimental setup which employs the double-based solid propellant gas generator for water mist production. The burning products of solid fuel form a supersonic flow injected through the nozzle into the diffuser chamber having input for the water component ejected from the storage. High values of temperature and pressure at stagnation point impart the substantial kinetic energy to the flow, which provides the atomization of water droplets into mist spray. Since the water evaporation occurs already in the diffuser chamber due to the high temperature of input gas flow, the droplet size is gradually decreases to the lower limit value that could ever exist. The presence of vapor phase enlarges the volume of fire extinguishing jet allowing it to operate as a flooding agent (along with the effect of heat consumption due to water evaporation) at the very beginning of fire suppression process, much before the water droplets evaporation by the flame itself. Proposed technique of the water mist production has showed noticeable fire suppression capability through the series of testing application to the gasoline and wood model fire sources.     

地铁车厢机械排烟和细水雾耦合灭火效果研究

采用火灾动力学软件FDS（FireDynamicSimulator）,以封闭单节地铁列车车厢为研究对象,模拟分析不同喷雾速度、排烟量以及排烟启动时刻条件下,车厢内火灾热释放速率、烟气层高度、烟气层温度的变化规律,对细水雾和机械排烟耦合作用下地铁列车车厢火灾灭火效果展升研究。结果表明,喷雾初速度较小时,细水雾动作之后启动排烟系统的灭火效果更好;喷雾初速度较大时,细水雾动作之前启动排烟系统的灭火效果更好;同样的喷雾初速度条件下,增大排烟量町以提高烟气层高度和降低烟气层温度,排烟量过大可能造成火焰区的扰动,降低细水雾的火火效果。     

水雾对气体火焰传播特性影响的实验研究

本文利用自行设计的传播火焰喷雾抑制实验系统研究了水雾对甲烷火焰传播特性的影响.结果表明,在一定范围内水雾对甲烷火焰传播的抑制效率随着水流量和火焰前方流场中水雾区流体速度的增加而增加.在甲烷爆炸反应过程中,水作为第三体或惰性液滴破坏其中的链载体,从而降低了甲烷爆炸的反应能力.     

靶式流量计在火灾烟气流速测量中的应用

分析了几种传统气体流速测量仪器的原理及其应用于火灾烟气测速时的缺陷,介绍了靶式流量计的工作原理及应用靶式流量计测量火灾烟气流速的方法.利用三种不同的仪器,对水啧淋作用下自然排烟口的烟气流动速度进行了试测.实验结果证明,在处理低速、中温、高湿度和多颗粒杂质火灾烟气的测速问题上,与传统方法相比,靶式流量计具有更好的适用性和明显的优越性.     

水雾作用下气体爆炸火焰传播的实验研究

利用自行设计的全程透明的火焰加速管和水喷雾系统，对不同水雾条件下的气体火焰传播现象进行了实验研究。运用光电传感器与数字摄像技术分析了不同浓度的甲烷在不同水雾条件下的火焰传播速度、火焰阵面轨迹以及火焰结构特性，并通过对传播火焰反应区温度的测量，探讨了水雾抑制气体爆炸火焰传播的内在机理及所需的条件。实验结果表明：由于水雾作用于火焰反应区，降低了火焰反应区内的温度和气体燃烧速度，延长火焰阵面的预热区，减缓火焰阵面传热与传质的进行，从而使传播火焰得以抑制。水雾对气体爆炸火焰传播的抑制效果与水雾流量速度、雾区浓度以及火焰到达水雾区的火焰传播速度有关。     

串接组合式迷宫螺旋泵的气液两相流数值模拟及试验研究

为研究串接组合式迷宫螺旋泵在实际污水处理过程中的曝气增氧效果和内部的流动情况,应用计算流体力学FLUENT软件,基于混合物多相流模型,对串接组合式迷宫螺旋泵内部三维多相流场进行了数值模拟,分析了不同含气率条件下流场的压力、速度、气相分布情况,分析得出:泵的压力梯度在不同含气率下有所不同,但压力分布都是沿着轴向方向增加,增压效果明显;转子流域的速度明显高于定子流域,且随着含气率的增大,转子流域速度越来越小,定子流域速度越来越大;泵整体含气率比较均匀,随着含气率的增大,出口流域含气率明显高于进口流域和螺旋环流域,有大量气体聚集的现象。试验结果表明:泵的扬程模拟曲线和试验曲线基本吻合,扬程误差值在7%左右,说明数值模拟结果较为准确,串接组合式迷宫螺旋泵在进行气液混输时出口气泡均匀,水中含氧量多,具有良好的曝气增氧效果。