一种细水雾喷雾除尘装置除尘性能影响因素数值模拟

为探究细水雾喷雾除尘参数对除尘性能的影响,构建欧拉气相-欧拉粉尘-离散雾滴相耦合的3相流计算模型,同时考虑除尘过程中雾滴蒸发的影响,在气液固3相耦合基础上加入蒸发模型。将建立的模型与文献中的试验数据进行对比校验,数据偏差在15%内,表明所建模型可靠。基于建立的模型,开展了雾滴粒径、雾滴速度、尘域环境温度、风机风速等参数对除尘性能影响的模拟研究。结果表明:1)在模拟范围内,考虑雾滴蒸发综合作用影响下,较大雾滴粒径时,喷雾除尘效率随雾滴粒径的减小而增大,当雾滴粒径小于20μm时,喷雾除尘效率随雾滴粒径的减小而减小;2)喷雾除尘效率随雾滴速度的增大而增大,但当雾滴速度增加到25 m/s以上时,喷雾除尘效率随雾滴速度的增大而减小;3)喷雾除尘效率随尘域环境温度的升高而下降;4)喷雾除尘效率随风机风速的升高而下降。研究结果可为细水雾喷雾除尘装置的设计与使用提供理论参考。

新型逆流式露点蒸发冷却器热质交换性能的 数值模拟研究

为了改善逆流式露点蒸发冷却器内部空气流动的不均匀性,在已有冷却器下方增设静压箱和均流装置。通过建立逆流式露点蒸发冷却器的二维模型,对其热湿传递过程进行数值模拟计算,对比改进前后冷却器的速度和温度分布情况,进一步研究入口风速、二次/一次风量比、通道长度对其热质交换性能的影响。结果表明:改进后逆流式露点蒸发冷却器内一次空气速度不均匀度的变化范围为0.07~0.14,其值约为改进前冷却器的1/10,说明改进后冷却器内的一次空气速度场分布较均匀,热湿交换空间充分得到利用,从而提高冷却效率;另外,当入口风速为2~3 m/s,二次/一次风量比为0.25~0.4,通道长度为1 m时,冷却器的湿球效率在115%以上,冷却性能更佳。

喷水对冷却器流场影响数值研究

在潜射导弹水下发射装置优化设计的研究中,冷却器中冷却水的喷注对燃气蒸汽弹射过程有着重要影响。为了研究喷水对冷却器内流场的影响,采用Mixture多相流模型和汽化模型建立燃气与冷却水相互作用的气液两相流场数值模型。通过与相关实验对比,验证了数值模型的可靠性。采用建立的数值模型研究了发射过程冷却器内喷水和不喷水流场,获得了喷水和不喷水状态下冷却器出口温度和压力随时间变化规律和流场结构。结果表明:冷却水可以显著降低冷却器出口温度和压力;喷水工况下高密度水介质对二级喷管处高温燃气射流具有阻滞作用。研究结果为燃气蒸汽弹射冷却器结构设计提供理论基础。

干燥地区管式间接蒸发空气冷却器的数值模拟

针对管式间接蒸发空气冷却器的整体热工性能模拟的数学模型,使用自编的Fortran语言计算程序,选取典型干燥地区进行了数值模拟,计算得出其最佳一、二次空气质量流量比,换热管间距和管径。计算结果表明,包头、赤峰、榆林、宝鸡、酒泉、乌鲁木齐、吐鲁番、克拉玛依地区最佳空气质量流量比为:0.38、0.54、0.4、0.3、0.58、0.5;最佳纵向管间距为:吐鲁番地区0.03m,其余地区0.035m;最佳横向管间距均为0.030m;最佳换热管管径均为0.02m。

转炉干法除尘系统蒸发冷却器数值模拟

通过Fluent数值模拟软件,对转炉干法除尘系统蒸发冷却器内的烟气流动与传热过程进行了数值模拟。研究结果表明:蒸发冷却器出口处的平均流速为11m/s,平均温度为190℃,平均压力为-104Pa;雾化喷嘴喷射的雾化水在2s内完全蒸发,迅速将烟气温度降低到400℃左右;部分粉尘颗粒随烟气回流返回蒸发冷却器上部,易导致蒸发冷却器上部结垢现象;该数值模拟结果符合现场实际的运行情况,为蒸发冷却器的优化设计提供了依据。

基于两相流EWF模型蒸发式空冷器数值模拟

建立了8排蒸发式空冷器管束三维模型,在恒壁温边界条件下,在管束表面施加质量源项模拟喷淋液膜,采用Eulerian Wall Film (EWF)模型与Mixture Species Transport模型耦合来研究蒸发式空冷液膜与空气间热质传递。数值模拟得到的空气出口温度、含湿量的数据与试验数据的误差分别为-0.67%～-0.98%、-4.95%～2.29%。比较了不同喷淋流量下管束表面液膜质量分布,小喷淋流量下液膜主要分布在管壁下半部分,随着喷淋水流量增加,管壁液膜分布趋于均匀,管排水膜温度由上至下先增加后减小。由于空气在管束背风面的流速较低,形成较高含湿量与温度三角区域。数值模拟得到的水膜与空气间的传质系数比试验值小,误差为-8.00%～-9.30%。揭示了蒸发式空冷器热质传递机理,为蒸发式空冷器设计改造提供了理论基础。

逆流波纹板式露点蒸发冷却器的数值模拟研究

本文对逆流波纹板式露点蒸发冷却器的性能进行了数值模拟,并通过实验验证了数值模拟的准确性。通过数值模拟,研究了二次/一次风量比、一次风风速、循环水流量、进风参数、结构参数(通道间距和通道长度)对露点蒸发冷却空调器性能的影响。结果表明:当二次/一次风量比为0. 3~0. 4,一次风速为2~2. 7 m/s,通道间距为4. 3 mm,通道长度为1 m时,露点蒸发冷却空调器冷却效率及COP均较高;随着循环水质量流量的增加,送风温度升高,冷却效率及COP均下降,因此在湿通道表面完全润湿条件下,循环水质量流量越小,露点蒸发冷却器性能越好。湿球效率主要受露点蒸发冷却器结构及运行参数的影响,该逆流波纹板式露点蒸发冷却器的湿球效率在110%~115%之间。

转炉蒸发冷却器结垢前后数值模拟

针对转炉干法除尘系统蒸发冷却器内部结垢现象影响静电除尘器除尘效率的问题,采用FLUENT软件对蒸发冷却器内部结垢前后的速度场、压力场及温度场进行了数值模拟。研究结果表明:烟气进入蒸发冷却器后流速降低,压力逐渐增加;由于雾化水的蒸发冷却作用,烟气温度由800℃降低190℃;蒸发冷却器结垢后烟气压力场与温度场均有所改变,出口平均压力由-104 Pa降低到-229 Pa,平均温度由190℃提高到224℃;出口处烟气温度较结垢前提高了34℃,烟气温度升高导致静电除尘器入口处粉尘比电阻超出最佳电除尘器参数的范围,导致电除尘效率降低。

船舶废气脱硫蒸发冷却器数值模拟

大多数船舶湿法烟气脱硫系统中都是采用蒸发冷却段和洗涤段不分区的一段式洗涤塔,导致了烟气冷却后相对湿度和蒸发量不高,进而除微粒效果不理想,对此本文提出了一种将用于蒸发的冷却液和用于脱硫的洗涤液区分开来的独立循环蒸发冷却系统。本研究运用Fluent软件对蒸发冷却器进行仿真数值模拟,并分析载荷改变对蒸发冷却器冷却过程的影响。结果表明,当载荷减少时,可将液气比从1L/Nm3提升至1.5L/Nm3来提高高温烟气出口的相对湿度,分析结果可为船舶废气中细微颗粒的脱除提供参考。

直接蒸发式过冷水却器热力特性数值模拟分析

过冷却器的设计是制取冰浆的核心难点,存在换热效率低、易冰堵等问题。本文提出直接蒸发式制取过冷水的思路,并采用仿真手段对过冷水制取过程中的传热过程进行了模拟分析。模拟结果显示,在条件设定合理时,采用直接蒸发最大可获得-1.5℃的过冷水,且制冷剂的质量流量不宜过大,以免过冷度偏大增加管内结冰风险。

转炉蒸发冷却器换热效率数值模拟

基于国内某钢厂65 t转炉蒸发冷却器运行参数,采用CFD方法的离散相模型模拟了蒸发冷却器内雾化液滴与高温烟气间的换热效率,考察了单个液滴粒径、雾化液滴粒径分布对换热效率的影响。结果表明,模拟结果与实际运行参数吻合较好,计算的出口温度为468 K,实际为483 K,相对误差为3.1%,模型可靠。粒径小于300μm的雾滴均能在0.62 s内蒸发完全,不同粒径的雾滴完全蒸发所需时间最高相差20多倍。液滴与高温烟气的换热效率受粒径分布影响较大,中位粒径d50=340μm和d50=95μm的雾滴在同一截面的平均温度可相差70K。烟气温度下降先快后慢,最后趋于平稳,烟气主要降温区域为喷嘴下游3.5 m内。