基于CFD的袋式除尘器流场优化及漏袋模拟

基于计算流体力学（CFD）,对苏州某环保公司实验用下进风袋式除尘器4种方案下的流场模拟结果进行分析比较,分别为无导流板（方案1）、直板加同向翼板（方案2）、直板加异向翼板（方案3）、竖直导流板加整流格栅（方案4）,选取滤袋进口前100 mm处截面速度相对标准偏差作为评价指标,并对不同面积破袋情况进行数值模拟,研究压差、流速和浓度作为检漏特征因子的可行性。结果表明:方案4的流场分布最为均匀,优于方案2和3;方案2的阻力增幅最小,显著低于方案3和4。研究从模拟角度验证了小范围破袋出口浓度与破袋面积呈线性正相关,并发现选取压差和流速作为检漏特征因子影响不显著,浓度变化最为灵敏。综合气流分布均匀性和阻力2个重要评价指标,方案2、4速度均匀性指数分别为0.36、0.2,且方案2阻力增幅远小于方案4,方案2更具实用性。研究提供的数值模拟方案可为下进风袋式除尘器的导流板布置及监测传感器的选用提供一定的参考依据。     

下进气式袋式除尘器内部流场的模拟

利用FLUENT6.3软件分别对下进气方式下的直管式和四棱台式两种不同进口结构的袋式除尘器内部流场进行模拟,根据数值模拟的结果,对其进行各自内部流场均匀性的分析研究,在此基础上对两种不同进口结构的袋式除尘器内部流场的性质进行比较,模拟结果对袋式除尘器的设计有一定的参考价值。     

基于数值模拟的SCR脱硝反应器流场优化

为优化选择性催化还原(SCR)脱硝反应器的流场，采用了组合优化方案；在反应器入口处设置多孔板，在反应器内部设置渐扩口式、格栅式、弧板式共三种导流板；采用计算流体力学(CFD)进行数值模拟获得反应器内部流场，进行对比研究。研究发现：多孔板孔距与孔径比为1.2时，压降较小且能获得较好的流场均布性能；基于反应器结构特点设计的导流板能获得较好的优化效果；催化剂具有流场均布能力，催化剂多层布置可有效改善第一层之后的床层流场，但同时会增大压降；通过组合导流方案，第一层催化剂床层的流速相对标准偏差(RSD)从7.16%降为2.51%,并改善了湍动能的耗散。研究结果对SCR反应器的导流件设计具有一定指导意义。     

直通式袋式除尘器气流分布数值分析

利用CFD方法对燃煤电厂大型直通式脉冲袋式除尘器气流分布进行数值分析,给出了袋式除尘器箱体流量分配、每个滤袋单元处理风量、滤袋迎面气流速度的大小和分布,数值分析结果与模型试验、现场测试的结果基本吻合,可作为除尘器结构设计优化的依据。     

组合袋式除尘器的内部流场模拟

采用CFD数值模拟方法对4种边界条件下组合袋式除尘器内的气流分布规律进行了研究,获取了在高负压、高入口风速条件下,导流板的设置与否及进出风口的相对角度对除尘器内部气流分布的影响规律。结果表明:滤袋下部设置导流板不仅可避免活性炭颗粒冲击滤袋,也进一步提升了滤袋的过滤性能;进风口与出风口相对角度为90°时,该除尘器的过滤效果较优;进风口处的入口射流效应使得靠近除尘器边缘处滤袋的过滤效果优于远离除尘器边缘处的效果。以上研究结果可为进一步优化组合袋式除尘器结构提供参考。     

高炉煤气袋式除尘器入口段数值模拟

烟气进入袋式除尘器时的分布状况是影响除尘效率和滤袋寿命的关键因素之一。利用Fluent软件对高炉煤气袋式除尘器入口段进行了数值模拟,分析了除尘器入口段气相速度场和压力场的分布情况,得到了该段气相流场的分布规律。模拟结果表明:除尘器入口段的气流分布不够均匀,有待进一步优化,模拟结果对装置运行及其优化设计有一定的理论指导意义。     

袋式除尘器在线清灰流场分布的研究

采用流体动力学CFD软件Fluent,通过调节滤袋渗透率和粉尘厚度模拟清灰前后表面粉尘负荷的差异性,对袋式除尘器在线清灰条件下的流场进行数值模拟分析,给出不同清灰条件下花板平面气流速度分布图,得出滤袋清灰前由于表面粉尘负荷的影响,气流分布比较均匀;清灰时,被清灰滤袋透气性的增强,过滤风速明显提高,其瞬间气流冲击是造成滤袋破损的主要原因。将模拟结果与实际工程运行情况进行对比,分析了其可靠性,为袋式除尘器的改进和设计提供了理论参考。     

袋式除尘器喷吹过程气流行为的三维数值模拟

脉冲喷吹清灰是袋式除尘器常用的清灰方式之一,更好地了解喷吹过程中清洁气流的气流量在滤袋间的分布及射流的行为特征对提高袋式除尘器的工作效率至关重要。该研究通过瞬态三维CFD数值模拟的方式分别对使用高压和低压脉冲喷吹系统的袋式除尘器的喷吹过程进行分析。结果表明,清洁气流的气流量在滤袋间的分布并不均匀,进入中部几个滤袋的气流量占比较高,且其中较大部分为二次气流;尽管高压系统中喷嘴出口处射流的质量流量较高,但进入滤袋中的气流量在2个系统中的分布情况相似;受主要气流压力波的影响,喷嘴出口处的射流均存在偏移,偏移程度沿吹扫管逐渐减小,且高压系统中的偏移程度均小于低压系统,这表明喷嘴位置与喷吹压力会对射流产生影响。     

袋式除尘器节能降耗途径的探讨

阐述袋式除尘器的阻力组成,从除尘器结构,过滤速度及清灰制度三个方面分析了降低阻力的途径。     

静电激发袋式除尘器中布风结构数值模拟优化

静电激发袋式除尘器气流分布是影响设备性能的关键技术问题之一。针对静电激发袋式除尘器内部流场特点,采用标准k-epsilon湍流模型,压力-速度耦合采用SIMPLE算法,应用FLUENT对其流场进行数值模拟。模拟计算了4种不同布风结构形式下静电激发袋式除尘器气流分布,得到不同结构下除尘器全流场迹线和滤袋表面气流速度分布,并运用滤袋间隙气流上升速度以及最大气流不均幅值验证1块气流分布板和灰斗两侧挡风板结构形式下的气流均匀性。结果表明：1块气流分布板和灰斗两侧挡风板结构形式下,除尘器内各滤袋的流量分配均匀,气流分布良好;滤袋表面速度为0.05～0.15 m/s,且最大气流不均幅值为0.09。     

炭化温度对废旧布袋制备活性炭性能的影响及其表征

以水泥厂废旧除尘布袋为原料,KOH为活化剂制备了活性炭.利用热重分析法(TG-DTG)对废旧布袋热解过程进行分析;重点考察了不同炭化温度(400、450、500、550和600℃)对废旧布袋制备活性炭的产率及活性炭的碘吸附值和亚甲基蓝吸附值的影响;同时采用N2吸附等温线对最佳工艺条件制备的活性炭孔隙结构进行了表征.研究结果表明,500℃为最佳炭化温度.最佳炭化温度下制备的活性炭,碘吸附值、亚甲基蓝吸附值和产率分别为1350.72 mg·g-1、97.5 mg·g-1和20.16%.活性炭比表面积高达1228.51 m2·g-1,总孔容达0.7134 cm3·g-1,孔径分布以微孔居多,N2吸附等温线为I型.     

回转反吹袋式除尘器袋内的反吹流场

为了描述反吹风条件下回转反吹袋式除尘器袋内气流的流动规律,应用不可压缩粘性气体流动能量方程,对反吹风时形成的袋内气流流场进行了理论分析,得到了袋内气流轴向风速和径向反吹风速的计算公式.通过对直径为100mm、长6000mm的滤袋模型实际轴向风速的测定,表明实测结果与理论计算值吻合较好.根据对袋内径向反吹风速分布的分析,提出较好保证径向反吹风速均匀分布的临界滤袋长径比值,为合理确定滤袋尺寸提供了依据.     

水泥厂废旧除尘布袋热重分析及其形态特征

采用综合热重分析法,对水泥厂3种不同工段的废旧除尘布袋及相对应的同型号新布袋进行了热重(TG)分析实验研究.结果表明,废旧除尘布袋热重分析的升温过程中主要有3个失重峰,前两个失重峰与涤纶纤维的燃烧析出相对应,第3个失重峰主要是碳酸钙分解的结果.采用积分法(Coats-Redfern方程)计算得到各阶段燃烧反应的机理方程及相应的活化能参数.分析表明,在低温段废旧布袋中的灰尘对燃烧反应影响不大,而在高温段废旧布袋中的灰尘导致燃烧反应活化能升高,阻碍燃烧反应进行.从电镜扫描和能谱分析可知,废旧除尘布袋中的涤纶纤维几乎被焚烧殆尽,剩下的少量焚烧灰渣由C、O、Si、Ca等主要元素,以及Ti、Al、Mg、Mn、Fe等次要元素组成.这种灰渣与水泥成分类似,具有较高的回收利用价值.     

Optimizing the configuration of a clearwell by integrating pilot and full-scale tracer testing

In this paper, the main factors impacting the plug flow pattern of a clearwell were investigated by integrating pilot-scale, full-scale clearwell tracer testing and computational fluid dynamics (CFD) simulation. It was found that pilot tracer testing, full-scale tracer testing and CFD simulation all demonstrated that the correlation between the ratio of t ₁₀/T and L/W can be approximately expressed by: t ₁₀/T = 0.189 4ln(L/W)-0.049 4. This study confirmed that the installation of baffles within clearwells is an efficient way to optimize their configuration. In addition, the inlet velocity has a minimal contribution to the ratio of t ₁₀/T. However, the ratio of turning channel width to channel width (d/W) significantly contributes to the ratio of t ₁₀/T. The optimal ratio of d/W is 0.8–1.2 for maintaining better plug flow pattern. The number of turning channels is one of the main factors that impact the ratio of t ₁₀/T. When increasing the number of turning channels, a lower ratio of t ₁₀/T is obtained.     

不同污泥高度下ABR液相流场特性试验研究

在厌氧折流板反应器(ABR)不同进水流量(150~500 L/h)和不同污泥高度(0~45 mm)的组合工况下,利用激光粒子图像测速技术(PIV)研究了ABR第一隔室内部的液相流场特性,获得了反应器关键截面的液相流场数据。结果表明:在污泥高度为0 mm时,ABR降流区径向平均速度随进水流量的增加呈先下降后增加再下降趋势;污泥高度为15 mm时,轴向平均速度随进水流量的增加呈先下降后增长趋势;平均涡量随进水流量的增加呈逐渐增加趋势。升流区径向和轴向平均速度随进水流量呈波动趋势。降流区的返混程度随污泥高度的增加而增大,矢量速度高速区集中在降流区距进水口180~250 mm处。升流区涡核数量随污泥高度增加而增加,矢量速度高速区集中在下部0~20 mm处。     

室内空气环境的CFD评价方法

介绍了计算流体动力学(CFD)的k-!模型、空气年龄控制方程、人体热舒适性指标PMV,利用CFD评价了某办公室室内空气环境。     

氧化沟反应器流体力学特性的数值模拟与实验研究

采用CFD数值计算和体视PIV测试相结合的方法研究卡鲁塞尔氧化沟反应器流场特性。探索复杂边界条件下反应器流场的模拟方法，采用体视PIV技术分别测量了反应器直道、弯道处三维全场流速；研究不同位置处纵、横、垂三向的流动结构和沿程分布特点。结果表明，模拟与实验结果较吻合；纵、垂两向的流动分布是决定沟内水力特性的主要因素；横、垂两向的流动是决定污泥沉积位置的主要因数；外沟靠近曝气叶轮直道段的流速分布上大下小，在低速区底部易发生污泥沉积；外沟远离曝气叶轮直道段流速分布上小下大，利于防止泥水分离；弯道段受横比降和横向环流的影响，内侧容易形成低速区或停滞区而发生污泥沉积。     

机动车加油过程中气液两相流动特性的CFD数值模拟

随着环保法规的不断完善,机动车加油过程中所产生的油气排放污染问题越来越受到重视.国外自20世纪90年代中后期开始采用数值模拟手段对机动车的加油过程进行研究,而国内迄今尚处于空白阶段.对机动车加油过程所涉及的＂加油枪喷嘴＋加油管＋油箱＋回气管＂物理体系进行适当简化,采用商业计算流体动力学（CFD）软件Fluent中提供的VOF气液两相流模型和RNG k-ε湍流模型,在基于Gambit软件确定网格划分方案和进行适当的边界条件设置后,建立了合理可行的加油过程气液两相流动CFD数值模拟模型,讨论了加油速度对油箱内气相空间静压力的影响,揭示了汽油在加油管内的回流现象.结果表明,加油枪的流量越大,油箱内气相空间的静压总体上也逐渐增大;同时油箱内气相空间的静压总体上可以划分为3个较为明显的阶段.而当加油流量较大时,往往会引起汽油在加油管油帽段内回流,从而使得加油枪过早跳枪.本研究为国内自主开展机动车加油以及油气排放污染控制技术和设备方面的研究开发奠定了一定基础.     

Numerical simulation study on air quality in aircraft cabins

Air pollution is one of the main factors that affect the air quality in aircraft cabins, and the use of different air supply modes could influence the distribution of air pollutants in cabins. Based on the traditional ceiling air supply mode used on the B737NG, this study investigated another 3 different kinds of air supply modes for comparison: luggage rack air supply mode, joint mode combining ceiling and luggage rack air supply, and joint mode combining ceiling and individual air supply. Under the above 4 air supply modes, the air velocity, temperature and distribution of air pollutants in a cabin full of passengers were studied using computational fluid dynamics (CFD), and carbon dioxide (CO₂) and formaldehyde were selected as 2 kinds of representative air pollutants. The simulation results show that the joint mode combining ceiling and individual air supply can create a more uniform distribution of air velocity and temperature, has a better effect on the removal of CO₂ and formaldehyde, and can provide better air quality in cabins than the other 3 modes.     

一种新型流管反应器的设计与表征

介绍了一种用于气溶胶生成机制研究的流管反应器（Jiao-FTR,J-FTR）的设计及表征.借助计算流体力学（CFD）模拟和实验测定,表征了不同进气结构和实验条件下反应器内流场的发展及稳定,移动进气管的喷射效应以及气体和颗粒物在反应器内的平均停留时间.结果表明,预混合段进气方式,主流流量,移动进气管结构及注入流量对J-FTR的流场发展以及气体和颗粒物的停留时间具有较大影响;J-FTR的预混合进气段具有使主流快速过渡为层流的优势,在对称进气条件下,当主流流量不超过8L/min,气流在进入主反应段之前可发展为稳定的层流;当移动进气管使用大内径的直管或径面十字型结构时,可以有效减小或避免移动进气管的喷射效应.以上结果不仅可为使用J-FTR开展大气化学和气溶胶生成机制研究提供重要的实验指导,也可为其他研究者设计FTR,进行流管实验提供借鉴.