波纹板除雾器两相流动的数值模拟与分析
一种具有负荷适应性的波纹板除雾器_雷鉴琦
大部分火力发电厂脱硫系统采用石灰 目前， 石 － 石 膏 湿 法 脱 硫 工 艺， 取消了气气热交换器 （ Gas Gas Heater， GGH ） 装置， 直接将净烟气从烟 囱排出， 形成湿烟囱排放方案。无 GGH 装置的脱 硫系统投产后， 虽然有效避免了 GGH 的堵塞问 题， 但由于无烟气再热措施， 排烟温度较低， 烟气 、 自烟囱口排出后不能有效地抬升 扩散到大气中， 烟气中携带的粉尘和液滴聚集在烟囱附近， 落到 地面形成石膏雨或出现酸雨现象。 近年来， 大型 火电机组参与电网调峰， 而现有的固定结构除雾 器难以适应负荷大幅波动带来的烟气流量的剧烈 突变， 容易导致除雾效率下降。因此， 分析除雾器 在不同烟气流量下的性能， 研究提高除雾效率的 方法具有重要的理论与现实意义 。 笔者以湿法烟气脱硫系统中带钩波纹板除雾 器为研究对象， 采用数值模拟技术求解钩片直段 长度 H、 钩片圆弧段半径 r 及钩片圆弧段转折角 ［1 ］ 度 β 等因素对除雾器性能的影响 。 提出了一 种钩片偏转角度可调的高效带钩波纹板除雾器 。 采用数学建模及数据拟合等方法， 建立机组负荷 及燃料成分等参数与除雾器钩片偏转角度的关 ［2 ］ 系 ， 并在此基础上提出了除雾器的优化运行方 法。
10 ］ 3 ； 离散相方面， 0Pa［9， 动 介质为密度 1 200kg / m 、
力粘度 54． 9mPa · s 的脱硫循环浆液， 给定液滴 的初始速度与烟气入口速度一致， 液滴在入口截
［11 ］ 面上均匀分布方程为：
数值计算结果准确性验证 ［12 ］ 将模拟结果与实验 参考杨柳的实验数据 ，
笔者针对某 300MW 亚临界机组配备的 WFGD 系统开展除雾器的优化研究。 该 WFGD 系统 可在锅炉负荷 40% ～ 100% 之间安全连续运行。 液滴的粒径按照某电厂实测数据输入， 通过 Ｒosin -Ｒammler 方 法 来 模 拟 ， 液滴的最小粒径为
《基于拉瓦尔效应的气水两相喷雾数值模拟研究》范文
《基于拉瓦尔效应的气水两相喷雾数值模拟研究》篇一一、引言随着现代工业和能源领域的快速发展，气水两相喷雾技术被广泛应用于燃料喷射、冷却系统、燃烧过程等多个领域。
拉瓦尔效应作为气水两相喷雾技术中的重要物理现象，对于提高喷雾效率、优化喷嘴设计以及控制燃烧过程具有重要意义。
本文基于拉瓦尔效应，对气水两相喷雾进行数值模拟研究，旨在深入理解其流动特性和喷雾特性，为实际应用提供理论依据。
二、拉瓦尔效应概述拉瓦尔效应是指当流体在喷管中加速时，由于喷管扩张段的存在，流速降低而压强增加，同时温度也随之增加。
当达到一定的出口状态时，喷出的气流由于温度、速度等因素的作用形成了一定的动力学优势，产生压缩现象。
该效应对于两相流喷雾中的雾化和颗粒的分布特性具有重要影响。
三、数值模拟方法本研究采用计算流体动力学（CFD）方法进行数值模拟。
首先，建立气水两相喷雾的物理模型和数学模型，包括喷嘴结构、流体性质、边界条件等。
然后，采用拉格朗日或欧拉-欧拉法进行模拟计算。
对于喷嘴内流体的运动特性、流动特性和喷射过程的相互作用，利用VOF模型和粒子追踪法等数值计算方法进行分析。
同时，根据不同工况下的实验数据对模型进行验证和修正。
四、气水两相喷雾特性分析在数值模拟过程中，我们观察到气水两相喷雾的流动特性和雾化特性受到多种因素的影响。
首先，喷嘴的形状和尺寸对喷雾的分布特性和颗粒大小有显著影响。
其次，气水混合物的速度和流量也会影响喷雾的雾化和分布。
此外，喷嘴出口处的压强和温度也会对喷雾的形态和分布产生影响。
在分析过程中，我们特别关注了拉瓦尔效应在喷雾过程中的作用，探讨了其对于提高喷雾效率和优化喷嘴设计的意义。
五、结果与讨论通过数值模拟，我们得到了不同工况下的气水两相喷雾特性和流场分布情况。
在考虑拉瓦尔效应的基础上，我们分析了喷雾过程中颗粒的大小、速度、分布特性等参数的变化规律。
同时，我们对比了模拟结果与实际实验数据的差异，验证了模型的可靠性和准确性。
气液两相流数值模拟方法的研究与应用
气液两相流数值模拟方法的研究与应用气液两相流是指同时存在气体和液体的复杂流动现象，广泛存在于自然界和工业生产中，如瀑布、波浪、化工反应器、石油开采等。
气液两相流的研究对于理解和控制这些现象、提高生产效率和安全性具有重要意义。
数值模拟是研究气液两相流的有效方法。
相比于实验方法，数值模拟的优势在于能够获得更多的细节信息和精确数据，同时也可以极大地降低成本并避免实验过程中的危险性和不确定性。
本文将介绍气液两相流数值模拟的方法，及其应用领域和未来挑战。
一、数值模拟方法1. 传统方法传统方法通常采用两相流模型，基于欧拉方程求解。
由于气液两相流的复杂性，这种方法常常涉及到多个物理场的耦合和相互作用，如热传递、质量传递、化学反应、多相流动力学等。
因此，该方法具有计算量大、计算时间长、计算结果不精确等缺点。
2. 基于LBM的方法LBM（lattice boltzmann method）是一种介观尺度（宏观与微观之间的中间尺度）数值模拟方法，可以直接模拟流体内部微观运动方式，适用于模拟多相流动现象。
这种方法是根据Boltzmann方程建立的，通过碰撞模型模拟流体分子的运动，以此获得整个流场在不同时间的状态。
该方法具有计算速度快、模拟精度高、易于建模及可扩展性等优点。
3. 基于CFD的方法CFD（computational fluid dynamics）是指应用计算机数值方法对流体流动进行模拟和分析的工程技术。
CFD方法通过建立流动场的数学模型并采用数值求解方法进行计算，从而得到流场的物理或数学解。
这种方法在气液两相流领域中也得到了广泛应用。
4. 其他方法此外，还有一些其他的数值模拟方法，例如基于粒子方法的SPH（smoothed particle hydrodynamics）和DEM（discrete element method）等。
这些方法基于不同的假设和算法，都有各自的优缺点，在不同的气液两相流应用场景中发挥着重要的作用。
气液两相流的分离
气液两相流的分离方法综述摘要：本文从气液两相流分离方法出发，分析了6种最常见的气液分离方法。
研究了各种气液两相流分离方法的原理，介绍了各方法的优缺点及利用这些方法制造出的气液分离器的结构，并介绍了各种分离方法适用的领域，并针对部分方法提出了可能的改进方法。
关键字：气液两相流分离机理气液分离器引言气液两相流的分离主要在气液分离器中进行，而气液分离器采用的分离结构很多,其分离方法主要有6种，分别是：1、重力沉降；2、折流分离；3、离心分离；4、丝网分离；5、超滤分离；6、填料分离等。
但综合起来分离原理只有两种：一、利用组分质量（重量）不同对混合物进行分离（如分离方法1、2、3、6）。
气体与液体的密度不同，相同体积下气体的质量比液体的质量小。
二、利用分散系粒子大小不同对混合物进行分离（如分离方法4、5）。
液体的分子聚集状态与气体的分子聚集状态不同，气体分子距离较远，而液体分子距离要近得多，所以气体粒子比液体粒子小些。
下面就每种方法的原理进行介绍。
1.重力沉降1.1 重力沉降原理气液重力沉降分离是利用气液两相的密度差实现两相的重力分离,即液滴所受重力大于其气体的浮力时,液滴将从气相中沉降出来,被分离。
由于气体与液体的密度不同，液体在与气体一起流动时，液体会受到重力的作用，产生一个向下的速度，而气体仍然朝着原来的方向流动，也就是说液体与气体在重力场中有分离的倾向，向下的液体附着在壁面上汇聚在一起通过排放管排出。
1.2 重力沉降式气液分离器图1 立式和卧式重力沉降气液分离器简图重力沉降分离器一般有立式和卧式(图1)两类，它结构简单、制造方便、操作弹性大，但操作需要较长的停留时间，分离器体积大，笨重，投资高，分离效果差，只能分离较大液滴，其分离液滴的极限值通常为100μm，主要用于地面天然气开采集输。
1.3 发展现状经过几十年的发展，该项技术已基本成熟。
当前研究的重点是研制高效的内部填料以提高其分离效率。
此类分离器的设计关键在于确定液滴的沉降速度，然后确定分离器的直径。
应用响应曲面法的波纹板除雾器钩片尺寸优化
的 究 成 ｛ １ 迂 道 不 多 小 义 川 Ｉ Ｉ 向膻 ｆ ¨ １ 法 ．建 Ｉ － Ｉ Ｏ Ｘ － Ｂ ｌ Ｉ Ｉ Ｉ ｋ ㈨ 数 学 帧 删 ． 通 过 汁 算 流 体 动 力 学 汁 软 件 Ｈ ｔ ｔ ￣ ｌ ｌ ｌ Ｌ 进 行 多 况 数 ｆ ｝ ｌ ｃ 模 拟 ． ’ 察 ＿ ｒ钩 图 １ 带 钩 波 纹板 除 雾 器 结 构 示 意
０ 引 言
带 钩 波 纹 饭 型 除 雾 器 作 为 一 种 高 效 的 除 雾 器 肜』 ， 广 泛 ｌ ｆ － Ｉ 于化 ｌ 、 石 油 、 压 力 容 器 等 行 业
『 ｌ Ｉ 的 气 液 分 离装 置 ｒ Ｉ 一 ２ １ ． 加 装 钩 片 使 除 雾 器 叶
片 通 道 气 流 发 剧 烈 偏 转 ． 从 而 增 加 ｒ雾 滴 的
吻 合较 女 ｒ ．验 Ｅ ｒ数 值 汁 算 结 Ｉ 泉 的 可 靠 性 ；在 上 述 多个 影 响 素 『 ｆ １ ，Ｈ、Ｊ Ｂ 、ｒ 、Ｈ 平 方 项 及 日 和 Ｉ Ｂ的 交 互 作 刖对除雾 １ 播 性 能 的影 响最 为 并 ；在 所 研 究 的 尺 寸 范 刚 内 ， ｊ ＝ ｌ ５ ． ５ １ ｍ ｍ、口 ： ３ ５ ． ９ ６ ￣ 、ｒ ＝ ２ ５ ． ７ ８ ｎ ｌ ｌ ｎ时 ，除 雾 性 能 达 刮 最 优 所 僻结 论仃 助 于进 一 步 改 善 除 雾 的 结 构 优化 没计 关键 词 ：除 雾 器 ；钩 片』
速 的 Ｏ ． １倍 ． ｒ ， Ｊ 损 失 耩 小小 于 ２ ０ ０ Ｐａ． 昕 以 把
钩 片 弧 段 转 折
流线型两通道带钩波纹板除雾器结构优化的数值模拟
流线型两通道带钩波纹板除雾器结构优化的数值模拟皮新瑞;王泽忠;董颖;鞠铠阳【摘要】order to improve the efficiency of mist eliminator,on the basis of the streamline wave plate in addition to fog,to some of the optimization,add a hook plate and e methods of numerical simulation,simulation of 60 kinds of operating modes are carried out on three models,research shows:YW type and YY type in addition to fog can improve the efficiency of the fog,especially in the condition of small size,low tassel,the partial loss of local resistance is larger than that of the WW type.%为提高除雾器的除雾效率,在流线型波纹板除雾器的基础上,进行了一些了的优化改型,添加一个钩板以及挡板.采用数值模拟的方法,对三种模型进行了60种工况的模拟,研究表明:YW型和YY型除雾器能够较大程度的提高除雾效率,尤其是在低流速、小粒径的工况.但是由于YW型、YY型的钩板和挡板的存在,局部阻力产生局部损失时压降较WW型的大.【期刊名称】《东北电力大学学报》【年(卷),期】2017(037)001【总页数】6页(P95-100)【关键词】除雾器;带钩波形板;数值模拟【作者】皮新瑞;王泽忠;董颖;鞠铠阳【作者单位】大唐东北电力试验研究所有限公司,吉林长春 130012;东北电力大学能源与动力工程学院,吉林吉林 132012;天津国投津能发电有限公司,天津 300480;天津国投津能发电有限公司,天津 300480【正文语种】中文【中图分类】X701.7除雾器是一种有效且被广泛应用的气液分离设备，其主要功能就是将脱硫塔中气体夹带的溶解有硫酸、硫酸盐、二氧化硫等有害物质的“雾”进行妥善处理。
流线型两通道带钩波纹板除雾器结构优化的数值模拟
蚀¨ Ｊ 。 因此 ， 作为 湿法 脱硫 系 统 （ ＷＦ Ｇ Ｄ） 中 的关 键 设 备 之一 ，除 雾器 的性 能 直接 影 响 到 湿法 脱 硫 系统 运 行 的可 靠性 和稳 定 性 。惯性 除 雾器作 为 广受 青 睐 的除雾器 类 型之一 ， 具 有 的结构 简单 易于 制造 、 分离 量 大 的优 点 。如 何在 克 服其 阻力 大 、 压降高 、 能耗大 的基 础上 ， 提 高 除雾效 率成 为 目前 的研究 热点 问题 。
摘
要： 为提高除雾器 的除雾 效率 ， 在流 线型 波纹板 除雾器 的基础 上 ， 进 行 了一些 了的优 化改 型 ，
添 加一个钩板 以及挡板 。采用数值模 拟的方法 ， 对三种模 型进行 了 ６ ０种工况 的模拟 ， 研究表 明 ： Ｙ ｗ 型 和Ｙ Ｙ型除雾器 能够 较大程度 的提高 除雾效 率 ， 尤其是 在低 流速 、 小粒 径 的工况。但是 由于 Ｙ ｗ 型、 Ｙ Ｙ 型的钩板和挡板 的存在 ， 局部阻力产 生局 部损失时压降较 ｗｗ 型的大。 关 键 词： 除雾器 ； 带 钩波形板 ； 数值模 拟
用 进 行 了研 究 。Ｇ ａ ｌ ｌ ｅ ｔ ｔ ｉ 等人 采用 数值 模 拟 的 方法 ， 运 用 欧拉 一 拉 格 朗 日两 相 流模 型对 带 钩板 的折 流
板 除雾器 进 行研 究 。Ｒ ａ ｆ ｅ ｅ ＿ ６ 运用 欧拉 一 拉 格 朗 日方法对 折 流板 通道 内湍 流气 体 中夹带 的液 体 的撞 击 和 运 动 轨迹 进 行 了研究 。从 目前 的研究 结果 看 ， 欧拉 一 拉格朗 Ｅ ｌ 法、 低 雷诺 数 的湍 流模 型 对 折 流板 除 雾器 内两 相流 模 拟结 果 和实验 结果 吻 合较 好 。Ｚ ａ ｍｏ ｒ ａ 等人 采用 数值模 拟 的方 法对 比研究 了 四种折 流 板 除 雾 器 效率 和 压 降系数 ， 采 用文 献 报道 的实 验结 果验 证 了数值 模 型 ， 并建 立 了关 于 四种除雾 器 除雾效 率 的 幂 函数公式 。Ｋ ａ ｖ ｏ ｕ ｓ ｉ ＿ ８ 等 人采 用数 值模 拟 ， 采用 响应 曲面分 析法 分 析 了折 流板 除雾器 钩 板对 除 雾 器效 率 的影 响规律 。洪文 鹏 等人 利用 数值 模 拟 的方 法 对梯 形折 线 型 除雾 器 的 结构 参数 进 行 优 化 ， 得 到上 底 尺 寸为 ４ ０ ａ ｒ ｍ 时除 雾效 率最 佳 。杨 柳 ¨ 等人 针对 除雾 器不 同布 置方 式 ， 通 过大 量 实验 通 过大 量 实验 测 定 了除雾 器 的压 降 和速 度 、 除雾 效率 ， 并 分析 了流 速 、 布置 方式对 除 雾效 率 的影 响 。黄龙 浩 ¨ 等 人根 据 华 台 山 电厂除雾 器 实 际尺 寸 ， 以 １： １ ５的 比例 搭建 试验 台 ， 分别 测定 了 ３种 板 间距离 下 除雾器 的性能
波纹板除雾器流场与效率的数值计算
魏文德 ． 有机化工原料大全（ ） ． 京 ： 上 【 北 Ｍ】 化学工Fra bibliotek 出版社 ，
１ ９９， ５７ ４８ ． ９ ４ － ７
『］周文荣 ， ５ 谢艳丽． 异戊二烯市场前景好 资源利用当重视Ⅲ．
－ －－
作和储运 的要求 。除雾器 中都有特殊的用于捕捉 液 滴颗 粒 的 除 雾 元 件 ， 丝 网 、 如 波纹 板 等 。 波纹 板 除雾器 ， 称 为折 板 除 雾器 ， 一 种 目前 广 泛应 用 也 是
的除雾 设 备 。 除雾 元 件是 一 组 金属 波纹 板 ， 图 其 见 ｌ 波 纹 板 与 波 纹板 之 间形 成 的 “ ” 形 通 道 是 气 。 ｚ字
实了该 方法具有 的优越性 。 通过拉格 朗 日方法计算 了液滴颗粒的运动轨迹 ， 由此得到 了液滴颗 粒 的去除效率 。在此基础上 ，进一步考察了在较大 的液滴分布范围和气流表观流速范 围条件
下， 具有不 同几何尺寸 的波纹板除雾器的性能特点。 关键词： 波纹板除雾器；分离； 两相流动； 去除效率； Ｆ ； Ｃ Ｄ 湍流模拟 中图分类号 ：Ｑ ２ ． Ｔ ０ ８２ 文献标识码 ： Ａ 文章编 号：６ １４ ６ （０ ６０ — ０ ５ ０ １ ７ － ９ ２２０ ）２ ００ — ５
在天然气行业 中，通常使用除雾器或气液分
离器 除 去气 流 中的微 小 液滴 ，以满 足 气体 工 艺操
流通 道 。 种 流道 设 计 可使 气流 以较 小 的压 力 降 ， 这 不 断改 变 流 向 。 同时 ， 滴 颗粒 在较 大 的惯性 力 作 液 用 下 ，不 能及 时 随气 流 改 变流 向而与 波 纹板 碰 撞 并被捕捉。 液滴 在 此过 程 中与气 流 分 离 ， 波纹 板 在 壁 面 上集 结 。 当大 量 的液滴 在某 处 集结 ， 而气 流 流 速 也 足够 大 时 ， 这些 液 滴 会重 新 被 夹带 走 。 阻 止 为 这 样 的再 夹 带情 况 的发 生 ， 波 纹板 折 弯处 （ 在 该处
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Abstract : The computational fluid dynamics ( CFD) met hod is used to simulate numerically t he two p hase flow of gas and liquid in a demister wit h corrugated baffle. The demisting efficiency and pressure drop under various droplet diameters , gas velocities and plate spacings are provided. The effect s of main design parameters on t he demisting efficiency and pressure drop are analyzed. The simulation also shows t he t racks of droplet s , and t he detailed dist ributions of pressure , velocity , vortex and droplet concent ration , which are inst ructional to t he optimal design of demister. The st udy indicates t hat CFD met hod can be employed as an effective means in demister design.
对于离散相 (液滴相) 运用拉格朗日方法对各个
颗粒方程进行积分求解 ,计算出颗粒的运动轨迹.
直角坐标系下的颗粒受力微分方程为[5 ]
d up
gx (ρp - ρ)
d t = FD ( u - up) +ρp+ Nhomakorabeax (1)
式中 , u 为流体速度 ; up 为颗粒速度 ;ρ为流体密
度 ;ρp 为颗粒密度 ; Fx 为附加加速度 ; FD ( u - up)
α2
+ Re
+
α3
Re2
其中 ,α1 、α2 、α3 根据相对雷诺数的范围取不同的
值.
2. 2 数值方法
对于连续相 ,本文采用 SIMPL E 算法进行压力Ο 速度耦合 ,用有限体积法对算例进行离散处理. 压力 采用交错控制体 (pressure staggering option) 离散格 式 ,动量 、湍动动能 、湍流耗散率均采用二阶迎风离 散格式. 交错控制体是交错网格 ( stagger2grids) 在非 结构网格中的推广 ,用以提高网格表面压力的计算 精度.
徐淑君 , 姚 征 , 朱懿渊
(上海理工大学 动力工程学院 , 上海 200093)
摘要 : 用计算流体力学 (CFD) 方法对波纹板除雾器内的气液两相流动进行了数值模拟 ,计算得到 了不同液滴直径 、进气速度与叶片间距下除雾器的除雾效率和压降 ,并分析总结了各参数对除雾效 率和压降的影响规律. 数值模拟还显示了液滴的运动轨迹以及液滴浓度 、压力 、速度和旋涡的分布 情况 ,这对除雾器的优化设计具有指导意义. 研究表明 CFD 方法可以成为除雾器设计的有效辅助 手段. 关键词 : 除雾器 ; 两相流动 ; 数值模拟 ; 除雾效率 ; 压降 中图分类号 : T K 223. 27 文献标识码 : A
第 29 卷 第 3 期
上海理工大学学报
J . University of Shanghai for Science and Technology
文章编号 :1007 - 6735 (2007) 03 - 0275 - 06
Vol. 29 No. 3 2007
波纹板除雾器两相流动的数值模拟与分析
2 76
上海理工大学学报
2007 年 第 29 卷
投入高 、周期长 ,而且除雾器的除雾效率和压降受叶 片形状 、叶片间距 、气流速度及液滴直径等多种因素 的影响 ,通过实验往往很难确定最佳的结构参数. 为 了设计出更高性能的除雾器 ,传统的设计方法已满 足不了需求. 计算流体力学方法 ( CFD) 以其强大的 数值模拟功能为解决这一问题提供了新途径 ,通过 数值模拟不但能取得产品设计所需的流动特性参 数 ,而且还可以掌握流场内部的详细情况. 与实验方 法相比 , CFD 数值模拟具有成本低 、周期短及提供 信息充分等优势. CFD 方法及其应用软件早已在飞 机 、汽轮机等产品的设计中广泛应用 ,其模拟的精确 度与可靠性完全能满足工程设计的要求.
Numerical simulation on t wo phase flow in demister with corrugated baffle
XU Shu2jun , YAO Zheng , ZHU Yi2yuan
( College of Power Engi neeri ng , U niversity of S hanghai f or Science and Technology , S hanghai 200093 , Chi na)
出口条件 : 出口表压为 0 (操作压力为 101 325
Pa) . 壁面条件 : 无滑移 ,绝热.
2. 3. 2 离散相
介质 : 介质为水 ,烟气含水量为 0. 05 kg/ m3 . 进口条件 : 给定液滴速度与气流速度相同 ,喷 射类型选为表面 ( surface) ,使液滴均匀分布在进口 截面上. 液滴直径 : 本文计算的 6 种液滴直径为 10 ,20 , 30 ,40 ,50 ,60μm. 颗粒质量流量 : Q = 0. 05 up L ,其中 ,叶片间距
2. 3 计算条件
本文所研究的除雾器叶片材料为增强型聚丙 烯 ,表面粗糙度设为 0. 进入除雾器的烟气温度为 50 ℃,整个计算过程中温度不变. 2. 3. 1 连续相
介质 : 密度为 1. 1 kg/ m3 、动力黏度为1. 954 56 ×10 - 5N·s/ m2 的空气.
进口条件 : 给定气流速度 uy = 1 , 2 , 3 , 4 , 5 , 6 m/ s ; ux = 0 ,在进口截面均匀分布.
收稿日期 : 2006 - 10 - 31 作者简介 : 徐淑君 (1981 - ) ,女 ,硕士研究生 。
统能否持续可靠运行 ,其故障不仅会造成脱硫系统 的停运 ,甚至可能导致整个发电机组停运. 因此 ,科 学合理地设计和使用除雾器对保证湿法烟气脱硫系 统的正常运行具有非常重要的意义.
传统的除雾器设计主要依靠反复实验与经验修 正 ,通过对产品的不断改型来找到合适的结构参数 , 这需要进行大量的试制和实验参数测量等工作 ,其
对于离散相 ,由于液滴相的体积分数小于 12 % , 本文采用离散相模型中的随机颗粒追踪模型模拟颗 粒的运动[5 ] . 该模型在对颗粒轨道方程的积分过程 中使用了流体的瞬时速度 ,以考虑颗粒的湍流扩散. 由于液滴直径很小 ,所以在计算中当作球体处理 ,不 考虑液滴形变 、碰撞 、破裂 、聚合 、蒸发和摩擦影响 ; 液滴碰到流道壁面后即认为被捕集 ,不考虑壁面反 弹 、液膜形成和撕裂及二次夹带的作用 ;液滴到达出 口时 ,即认为液滴逃逸. 离散相与连续相进行耦合计 算. 整个流场考虑重力影响.
曲通道中的流动是一种可压缩黏性流体的三维 、非
定常流动过程. 为了提高计算速度 ,可对实际问题作
适当简化 :
a. 忽略流道的空间拉伸 ,简化流场为两叶片间
的二维平面流动 ;
b. 由于进入除雾器的气流马赫数远小于 0. 1 ,
可把气体视为不可压缩气体处理[5 ] ;
c. 在理想状况下 , 气体流动各参数与时间无
Key words : dem ister ; t w o phase f low ; n u merical si m ul ation ; dem isti ng ef f iciency ; p ressu re d rop
烟气脱硫 ( F GD) 是控制二氧化硫污染的最为有 效的技术手段 ,已广泛应用于电力生产 、冶炼 、建材 及化工等领域. 其中 ,湿法烟气脱硫技术最为成熟 , 应用占 80 %以上[1 ] . 除雾器是湿法烟气脱硫系统中 的关键设备 ,设在烟气出口处 ,以保证脱硫塔出口处 的气流不夹带液滴. 否则 ,酸性液滴会玷污热交换 器 、烟道及风机等. 除雾器的性能直接影响到脱硫系
关 ,因此 ,将流动视为定常流动.
对于连续相 (气相) ,由雷诺数可知流动为湍流 ,
因此 ,控制方程组采用二维不可压缩黏性流动的雷 诺时均方程组. 因为 RN G kΟε湍流模型能较好地处
理高应变率和流线弯曲程度较大的流动 ,所以 ,选用
RN G kΟε湍流模型对方程组封闭求解. 近壁面采用
低雷诺数模型进行处理[6 ] .
L = 20 ,25 ,30 ,35 ,40 ,45 ,50 mm. 壁面条件 : 选择捕集 ( trap ) 类型 ,即不考虑反
弹 ,触及壁面就被捕集.
2. 4 网格划分
本文的计算区域由两个高度为 163 mm 的叶片 组成 ,应用 GAMB IT 软件生成网格. 由于低雷诺数 近壁面模型对网格质量要求较高 ,近壁面第一层网 格高度需满足网格尺度因子 y + = 1～5 ,因此 ,必须 在壁面附近细分网格. 可计算出近壁面第一层网格 高度为
7
1
yw = 6
Vr
ν
-8
Lr 2
8 y+
(3)
式中 , V r 为入口平均速度 ; L r 为入口宽度.
近两年来 ,国内一些学者开始将 CFD 方法引入 除雾器的研究之中. 文献[ 2 ]运用 ANS YS 软件的对 折板和弧形除雾器进行了二维数值模拟 ,对速度场 作了分析 ,文献[ 3 ]对折线型挡板除雾器的分离效率 进行了数值计算 ,但未进行流场分析. 他们在计算中 都忽略了重力影响和连续相与离散相之间的耦合作 用 ,并使用了标准 kΟε模型 ,该模型用于强旋流 、弯 曲壁面流动或弯曲流线流动时会产生一定的失真.