一种涡流除雾器的实验与数值模拟研究

为了解决火电厂使用的折流板除雾器对小粒径雾滴脱除效果差的问题,提出一种新型的涡流除雾器,通过在除雾器中产生涡来使流场复杂,从而增加对小粒径雾滴的脱除效果。通过数值模拟方法研究涡流除雾器和折流板除雾器,并且通过实验对数值模拟进行验证。研究结果表明:当流速为3~7 m/s时,涡流除雾器的总除雾效率比折流板除雾器的总除雾效率大10.8%~29.8%;当流速为3~7 m/s时,涡流除雾器对于20μm雾滴的除雾效率便能达到90%以上;涡流除雾器对小粒径雾滴的脱除效果比折流板除雾器好,如当粒径为10μm时,涡流除雾器的效率比折流板除雾器大17.8%~18.2%;涡流除雾器的压降要比折流板除雾器大,当流速为3 m/s时,差值为193 Pa,而后差值随着流速的增大而增大。     

波纹板除雾器两相流动的数值模拟与分析

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.     

基于预数值计算的除雾器叶片结构优化设计

为了优化脱硫波纹板除雾器叶片的结构设计,按照正交实验方法设计的工况,使用Fluent模拟不同结构参数和运行工况下除雾器叶片内部流场.以数值模拟结果为样本,建立了基于最小二乘支持向量机除雾效率和除雾器压降特性模型,模型回归值与数值模拟计算值最大相对误差在2%以内.模型预测结果分析表明,叶片间距、转折角度、烟气流速和烟气含液量对除雾效率和压降有显著影响,与实验和理论分析结论一致.采用遗传算法对除雾器参数优化模型进行求解,结果表明在优化结构参数组合下除雾器性能有明显提高.提出的预数值计算与人工智能算法结合的方法为获取除雾器叶片最佳结构参数组合设计提供了新思路.     

多孔板除雾器除雾性能模拟研究

针对传统Zig-zag(波纹板)除雾器对细颗粒物捕集效率低、带钩板Zig-zag除雾器压降较大,均限制了Zig-zag除雾器性能的问题,提出一种改良内部结构的新型除雾器,运用计算流体力学(CFD)技术对采用多孔板设计的新型Zig-zag除雾器进行了数值模拟与研究.计算采用欧拉-拉格朗日两相流模型对连续相及离散相进行模拟,采用可实现的k-ε湍流模型模拟烟气湍流作用,采用随机轨道漫步模型对颗粒湍流效应进行描述.研究结果表明:多孔板除雾器相比于传统Zig-zag除雾器,除雾效率由81.1%提升至93.5%;相比于带钩板除雾器,在维持除雾效率的同时压降可降低35.6%.     

油滴在旋流分离中的相间滑移数值模拟

为了研究旋流管的分离性能,应用计算流体力学(CFD)方法对旋流管内的旋转湍流流场进行了数值模拟,获得旋流管内的浓度分布、滑移速度和粒级效率曲线。计算结果显示:随着进口流量的增大,粒级效率逐渐增大;在旋流管进口流量为2.0 m3/h时,20μm油滴颗粒大部分被分离出来;粒级效率与实验结果进行对比,验证数值模拟分离效率结果的可靠性和准确性。分析结果表明:数值模拟结果和实验数据基本一致。     

水汽相变耦合撞击流作用下细颗粒物的脱除特性

采用水汽相变和撞击流耦合的方法,研究了烟气对喷水平间距、烟气流速、水蒸气添加量等参数对细颗粒脱除效率和相变脱除后烟气中细颗粒中位粒径的影响,并分析测试了相应条件下系统的流体阻力和除雾器的压力降.结果表明:细颗粒脱除效率随烟气对喷水平间距的增加先增大后减小,随烟气流速和蒸汽添加量的增大而增大;相变脱除后烟气中细颗粒中位粒径的变化规律与细颗粒脱除效率的变化规律相反;系统阻力和除雾器的压降均随烟气流速的增大而增大;随烟气对喷间距的增大,系统阻力减小,除雾器的压降基本保持不变.撞击流相变室的系统阻力小,细颗粒物脱除效率高,因此,蒸汽相变耦合撞击流是一种用于脱除细颗粒物的切实可行的方法.     

导叶直流式旋流管分离性能的研究

用实测三维流场的方法，研究了导叶直流式旋流管的分离性能与旋流管主要结构参的关系。研究结果表明，导叶直流式旋流管的三维流场与回流式旋管的流场相差很大，虽然不同横截面上的环向速度和轴向速度先是由轴线处向外逐渐增大，然后逐渐减小，但不转向；总体上，沿着旋流管长度方向，两种速度逐渐衰减，因此，增加旋流管长度对提高分离效率有一定的局限性。在旋流管尾部轴向速度和径向速度受导流筒直径影响很大，导流筒直径越小汇流现象越明显。汇流将已经沉降到内壁的粉尘卷吸到气流中去，因此，适当抽气是提高旋流管分离效率的必要手段。     

除雾器中细颗粒物湍流扩散模型研究

为了研究细颗粒物在除雾器中的运动扩散规律以提高除雾器细颗粒物脱除效率的计算精度,研究粒径小于15μm的雾滴在除雾器中的运动。分别采用欧拉法和拉格朗日方法计算气相场和雾滴轨迹;分别耦合连续随机轨道(CRW)模型和离散随机轨道(DRW)模型对不同粒径(3~15μm)的细颗粒物的脱除效率进行计算,并与实验值进行对比;采用大涡模拟方法(LES)对除雾器中细颗粒物的运动进行进一步对比分析。研究结果表明:2种随机轨道模型能够在一定程度上提高除雾器中细颗粒物脱除效率的计算精度,其对细颗粒物的扩散预测在各向同性的湍流中较准确,而在各向异性湍流中结果并不理想。     

喷雾脱硫压力式雾化器的研究

在湿法燃煤烟道气脱硫过程中液－固混合悬浊液的雾化效果特别重要，压力式雾化器结构简单、应用方便；因此，研究了液－固混合液压力、浓度、固体颗粒直径等因素对雾滴的体积－表面积直径（d32)影响。试验采用三维激光相位多普勒LDV／APV测试系统，测定了具有最大几率分布的雾滴直径（d32)。研究发现，压力与雾滴直径（d32)的变化呈非单调性，雾滴直径（d32)随压力的增加先减小、再增大；雾滴直径随液－固混合液的浓度、固体颗粒直径的增大则变大。     

旋风分离器高温性能试验研究

为了预测温度对分离器性能的影响，选用一个直径为300mm的切流反转式旋风分离器在常温～973K的范围内进行了性能试验研究。试验用粉料为二氧化硅，其中位粒径为10μm；入口气速的变化为12～36m／s。试验测定了不同入口气速和温度下旋风分离器的分离效率与压降。结果表明，相同人口气速下，分离效率与压降均随温度的升高而降低。当气速达到最佳入口气速时，旋风分离器的分离效率最高，且最佳入口气速随温度的增加而增加。     

蒸汽相变促进湿法脱硫净烟气中细颗粒物的脱除

采用石灰石/石膏法脱硫工艺,结合蒸汽相变原理,实验考察了除雾器类型、脱硫净烟气特性、蒸汽添加量及同时在除雾器上喷低温水等对细颗粒物脱除性能的影响.结果表明:在脱硫净烟气中添加适量蒸汽,可显著提高细颗粒脱除效果,且脱除效率随蒸汽添加量增加而提高;丝网除雾器比板波纹除雾器更适于凝结长大细颗粒物的脱除;脱硫净烟气特性对细颗粒...     

转笼式生物农药雾化喷头的性能分析

从理论上阐述转笼式离心雾化的原理,以及雾滴直径的最佳范围;通过对常温清水和生物农药白僵菌进行试验,分析了转笼的直径、丝网孔数、转笼转速、流量和压力等参数对转笼式离心雾化喷头雾化效果的影响。结果表明:雾滴粒径总体在100μm左右,生物农药的活性均在75%以上。收集位置越远,雾滴粒径越大,活性越低;随着转速、丝网孔数和直径的增大,粒径都是呈先增大后减小的趋势,而对活性影响不大;泵出口压力越大,活性越低。     

MEA、NaOH与氨水喷雾捕集CO_2性能

为验证喷雾捕集CO2技术的可行性,并比较一乙醇胺(monoethanolamine,MEA)溶液、NaOH溶液和氨水喷雾捕集CO2的性能,该文用微细雾化喷头将吸收剂雾化,在喷雾塔中与模拟烟气逆向接触。30～40μm的雾滴直径使气液接触面积迅速增加的同时,雾滴的旋转运动又增强了气液两相界面的湍动程度。研究了三种溶剂的浓度和流量、气体总流量、温度以及CO2初始进口浓度对CO2脱除率的影响。实验结果表明:喷雾捕集CO2技术是可行的,在较低的浓度下可实现很高的CO2脱除率;在可比条件下,氨水喷雾捕集CO2的性能最好,NaOH溶液次之,MEA溶液最差。     

导向筛板-导向浮阀塔板性能的实验研究

采用空气-水-氧气物系,在内径为Φ600 mm,塔板间距为350 mm的冷模精馏塔内,分别研究了带有14个浮阀的FGS-VT-14塔板和带有8个浮阀的FGS-VT-8塔板的流体力学与传质性能。根据实验数据,回归得到了FGS-VT-14塔板的干板压降和湿板压降关联式分别为Δp d=ξu2hρg/2和Δp w=a1Fn h Lm w。实验结果表明,与FGS-VT-8相比,FGS-VT-14的干板压降降低3%、湿板压降降低16%(浮阀升起后)、漏液降低90%、雾沫夹带升高55%、塔板效率增大12%,具有更好的综合性能;与导向筛板相比,FGS-VT-14塔板的操作性提高了10%～20%、塔板效率提高了7%、湿板压降降低了8%(浮阀升起后)。     

新型旋风分离器去除高温气体中超微粉尘

在旋风分离器的基础上,内加耐高温金属多孔材料,利用离心、过滤和吸附的综合作用,使高温含微细固体粉尘的气体得以彻底去除,选用了10μm,20～30μm,30～40μm孔径的耐腐蚀、耐高温的金属多孔材料进行了分离实验。结果表明,因微粒在多孔材料中的吸附、过滤材质和滤饼的共同作用,3种材质都可使纳米级的粉尘完全去除,总压差随使用时间的增加而增加,滤饼厚度也增加,而达到一定压差后会自然脱落,厚度不会再增加。经再生实验表明,10μm孔径的多孔材质其反吹彻底,成片脱落;20～30μm和30～40μm材质其刮落性比较突出。     

旋风分离器高温性能试验研究

为了预测温度对分离器性能的影响,选用一个直径为300 mm的切流反转式旋风分离器在常温～973 K的范围内进行了性能试验研究.试验用粉料为二氧化硅,其中位粒径为10μm;入口气速的变化为12～36 m/s.试验测定了不同入口气速和温度下旋风分离器的分离效率与压降.结果表明,相同入口气速下,分离效率与压降均随温度的升高而降低.当气速达到最佳入口气速时,旋风分离器的分离效率最高,且最佳入口气速随温度的增加而增加.     

液体射流直径对大液气质量比双通道气流式喷嘴雾化性能的影响

采用水-空气系统,研究了液体射流直径对双通道气流式喷嘴雾化性能的影响。结果表明:当液气质量比为0.82~5.48时,液体射流直径对雾滴直径有显著影响。在液气质量比一定的条件下,随液体射流直径的增加,雾滴直径呈先减小后增大的变化趋势。当液体射流速度为2~4 m/s时,雾滴直径最小。     

镍基单晶高温合金的微孔加工对比实验研究

开展镍基单晶高温合金微孔加工实验研究,探讨不同直径、不同截面形状的电极对微孔的尺寸精度、表面质量、加工效率和亚表面损伤等方面的影响.研究结果表明,微细螺旋电极的加工效率远大于圆柱电极,其中直径200μm的微细螺旋电极的微孔加工效率比相同直径下的圆柱电极提高17%,而直径300μm的微细螺旋电极的加工效率可提高30.56%;微细螺旋电极加工的微孔扩孔量小于圆柱电极的扩孔量,且微细螺旋电极加工得到的孔壁质量优于圆柱电极的;微细螺旋电极所加工的微孔的亚表面损伤层连续且厚度小于圆柱电极所加工的微孔.     

湿式振弦除尘器气液分离机理与实验研究

以直径为0.2mm不锈钢丝为振弦,研究风速、振弦丝层数、振弦丝间距对振弦栅除雾效率的影响,并将纤维过滤理论引入湿式振弦除雾机理研究中,认为单根振弦丝的气液分离机理主要是惯性碰撞和拦截效应的共同作用,给出了整个振弦栅的除雾效率理论式。结果表明,在3～5m/s风速范围内,风速对振弦栅气液分离效果影响较小;随着振弦丝层数的增加和振弦丝间距的减小,振弦栅除雾效率明显提高。     

附壁分离元件性能研究

提出了一种新的附壁分离元件,其具有操作气速范围广、结构紧凑、分离效率高等优点.通过数值模拟和实验,研究了分离弧内直径、入口气速和液滴粒径分布等因素对附壁分离元件性能的影响.研究结果表明：附壁分离元件在低入口气速时即具有较高的分离效率,入口气速大于1 m/s时附壁分离元件对于10μm的液滴能够达到80%以上的分离效率,对于15μm及以上的液滴可以100%分离;分离效率随着入口气速的增大而增大,但在一定的粒径分布条件下,存在一个临界入口气速,大于临界入口气速后分离效率反而下降.在入口气速、液滴粒径分布相同时,分离弧内直径越小,分离效率越高.附壁分离元件的压降随着气速的增大呈现二次方增大的关系.