气体在陶瓷过滤器元件内的流动研究

在高温高压条件下清除煤（烟）气中的微细尘粒,有效的方法是使用刚性陶瓷过滤器 .而刚性陶瓷过滤器的在线清洗,唯一可行的方法是反向脉冲喷射冷气体 .本文对于陶瓷过滤器元件内的气体流动按正向和反向两种流动情况,用多孔介质流动模型进行了研究,认为气体在正向流动时遵守修正的达西定律;气体在反向脉冲清洗时遵守修正的 Navier－ Stokes定律 .在此基础上,本文得到了气体在陶瓷过滤器元件的正向与反向流动规律,为今后设计陶瓷过滤器元件的结构等参数奠定了理论基础 .     

格子Boltzmann法研究陶瓷过滤管基体内的稳态和非稳态流动

为了深入了解陶瓷过滤管内的微观过滤机理,将格子Boltzmann方法用于陶瓷过滤管基体内的流动研究,对流体在多孔介质内的稳态和非稳态流动进行了计算。结果表明,流体在稳态流动时,流体的速度和压力间的关系符合达西渗透定律,证明了LB计算程序的可靠性。可以得到多孔介质内的微观速度分布及变化规律。多孔介质内的孔喉处流体速度较大,局部最大速度可以达到表观过滤速度的数十倍。孔隙内各点的局部速度随压降的变化而线性变化,且在入口边界固定时,孔隙中各点的速度不随时间改变。非稳态流动时,通过给定随计算步数变化的入口压力值,分析了局部速度随入口压力的变化趋势,结果表明两者变化一致。     

电弧等离子体发生器特性的研究

探讨了电弧等离子体发生器的静态伏安特性以及气体流动状态对等离子体发生器热效率、热焓的影响。通过合理调节切向和径向气体流速，能够提高等离子体发生器的热效率并能对等离子体实现精确控制。随着气体流速的增加，弧电压增加，热效率有一定的增加。另外，进气方式对等离子体发生器的特性也有影响，全为切向进气时，等离子体发生器的热效率很低；当径向气体流速达切向气体流速的2／3时，热效率为60％；当径向气体流速和切向气体流速相等时，热效率可达65％～75％。     

烧结矿余热回收竖罐内气体流动的数值计算

以多孔介质模型为基础,运用气固填料床动力学理论建立了烧结竖罐内气体流动的数学模型,确立了数学模型的边界条件.以FLUENT软件为计算平台,采用自定义函数(UDF)对罐体料层径向空隙率分布进行定义,模拟研究竖罐内气体流动的分布规律,进而探讨影响竖罐内气流分布的主要因素及其影响规律.研究结果表明,冷却段区域,气体流速沿径向由罐体中心至内壁逐渐增加,最后在内壁附近突然增大;影响竖罐内气流分布的主要因素为料层空隙率分布和罐体预存段内径.空隙率径向偏析越严重,预存段内径越大,气流分布越不均匀.     

表面型低温过滤器的滤饼特性实验研究

通过搭建的低温不锈钢丝网过滤器过滤特性实验台,采用液氮为待净化的液体,二氧化碳为杂质成分.进行了过滤器表面的滤饼特性测试,实验测试了不同的工况下,恒速过滤和恒压过滤时的液氮流量和过滤器前后压降.根据过滤理论,分析了恒速和恒压过滤的特点,并根据达西定律推导出压降公式和t/V-V曲线,分别计算恒速和恒压过滤阶段的滤饼比阻和过滤介质阻力.结果表明,不锈钢丝网过滤器能有效净化液氮中的二氧化碳颗粒,且所得的滤饼可视为不可压缩的,滤饼比阻和过滤介质阻力在各个阶段均可视为定值,其计算值弥补了低温下滤饼特性数据的不足.     

陶瓷过滤器元件内的流动与结构设计准则

用一维定常流动模型研究了陶瓷过滤元件内的流动与压降规律。在此基础上,得到了陶瓷过滤器元件的内径与长度之比Ｄ／Ｈ应该遵守的两个准则,然后,用ＰＨＯＥＮＩＣＳ通用软件计算了陶瓷过滤器元件的三维定常流动。三维数值计算结果与一维定常流动模型的计算结果吻合,证明了作者推导的两个准则对于陶瓷过滤器的结构设计具有指导意义。     

脉冲反吹过程中陶瓷过滤器滤管内流场的测定与分析

在由三根滤管组成的陶瓷过滤器实验装置上 ,利用热线风速仪测定了脉冲反吹过程中滤管内瞬态流场 ,分析了喷吹压力对滤管内流场瞬态速度波形的影响。结果表明 ,滤管内气体流动可分为进气过程和排气过程 ,穿过滤管壁的平均径向反吹速度和回流速度沿滤管轴向分布不均匀是导致滤管外表面清灰不均匀的重要原因。适当增加喷吹压力可以提高滤管进气气流速度 ,进而改善脉冲反吹清灰效果     

脉冲反吹过程中陶瓷过滤器滤管内流场的测定与分析

在由三根滤管组成的陶瓷过滤器实验装置上,利用热线风速仪测定了脉冲反吹过程中滤管同瞬态流场,分析了喷吹压力对滤管流场瞬态速度波形的影响。结果表明,滤管内气体流动可分为进气过程和排气过程,穿过滤管壁的平均径向反吹速度和回流速度沿滤管轴向分布不均匀是滤管外表面清灰不均匀的重要原因。适当增加喷吹压力可以提高滤管进气气流速度,进而改善脉冲反吹清灰效果。     

丝网过滤器压降解析模型研究

根据壁流式不锈钢丝网过滤器一维结构模型,建立了过滤体内一维气体流动模型,并推导出解析解,根据解析解建立了过滤器过滤初期压降模型及过滤后期压降增长率模型,压降模型反映了丝网结构参数,过滤体结构参数,微粒大小及废气性质对过滤体压降的影响,此夺降模型简单有效,是丝网过滤器优化设计中不可缺少的理论工具。     

旋转填充床气相流场模拟与验证

为探索旋转填充床内的气相流场分布,本文对旋转床里的填料进行简化,建立了旋转床的二维物理模型。采用Fluent软件的标准k-ε模型模拟床内的气相流场,计算气体压降,并分析了气体在径向分布情况。结果表明：旋转填充床的压降主要集中在填料层内,压降随气体流量、转速的增加而增加,与实验数据相比,最大平均误差约22.6%;对于不同入口方式和内构件的旋转床,压降大小顺序为：切向入口>径向加挡板>径向加开孔挡板>径向入口,其中径向加挡板的旋转床内气体分布的均匀性较差。     

陶瓷过滤介质的颗粒尺寸对过滤性能的影响

根据渗流力学和空气动力学捕集理论，深入分析了陶瓷闰尺寸对陶瓷过滤介质压降，渗透率和过滤效率等性能的影响，为合理选择陶瓷过滤介质的陶瓷颗粒尺寸提供了理论依据，理论分析结果表明，当假定粒子为球形，陶瓷颗粒装填方式为单珠装填时，陶瓷介质的渗透率与陶瓷颗粒直径的二次方近似成正比，而压降与陶瓷颗粒直径的二次方近似成反比，当不同的陶瓷颗粒混合使用时，其数量和直径大小应该保持一定的比值，否则将会破坏粒子间的排列方式，影响过滤效率，对整体煤气化联合循环（IGCC）陶瓷过滤元件的过滤介质来说，陶瓷颗粒直径为20μm左右是适合的。     

多孔介质振荡流格子-Boltzmann模拟

为研究多孔介质内振荡流流动特性,该文将格子-Boltzmann方法对多孔介质内的振荡流过程进行了数值研究.采用四参数方法构造了多孔介质结构模型,对多孔介质内的振荡流过程的模拟结果表明;多孔介质振荡流的最大压差随最大Renoylds数的增加而迅速增加,在Renoylds数小于100的范围内,最大阻力系数与最大Renoylds数呈反比例关系,与文献报道的实验结果一致;在孔隙率小于0.85范围内,压差与流速之间的相位差变化较小,孔隙率继续增加时,相位差随孔隙率的增加而线性降低.     

立体旋流筛板气相流场结构优化

立体旋流筛板是一种具有良好发展前景的新型塔板元件,为了进一步扩展立体旋流筛板的设计空间以及应用范围,对其进行结构上的优化,去除塔板叶片上的筛孔,使其制作工艺简单,造价低廉,之后应用FLUENT计算流体力学软件对优化后的立体旋流筛板内的气体单相流场进行模拟计算,通过与实验结果进行对比,吻合较好,证明了模拟结果的准确性,之后与立体旋流筛板模拟结果进行对比分析。结果表明：优化后的立体旋流筛板的能量损失较小,速度幅值较大,速度分布梯度更加明显,气体湍动更加剧烈,并且压降相对更小,适合高湍动低压降的工况,达到了结构优化的目的,同时对于今后立体旋流筛板的结构优化以及工业应用具有指导意义。     

马尾松木材的横向渗透性

分析和讨论了影响马尾松木材渗透性及其各向异性的机理。对马尾松木材的径向气体渗透性和弦向气体渗透性进行测量,发民尾松木材的径向和弦向渗透性是由边材向心材逐渐减小,并随着含水率的下降而升高。马尾松木材的径向渗透性大于弦向渗透性。     

X射线成像辅助多孔介质内渗流烘干仿真实验

为了提高烘干速率,利用X射线成像实验研究气体喷注时液体在多孔介质内的渗流干燥过程。结果表明液体渗透和干燥速度是由粘滞压降、气体渗透的状态及多孔介质的毛细管特性决定的。注入完全饱和的气体时,干燥只会引起气体膨胀。毛细作用从高浸透的区域到低浸透的区域,导致更多的一致的曲线形状。注入干燥气体时,干燥器放在进口,扩散器穿过多孔介质。实验结果与一个来自连续性模型的数字结果相比较。这个模型对砂岩有一个好的结果,但相对于石灰石的实验不是很满意。     

干气密封气膜流场数值分析

基于计算流体动力学(CFD)中的动压效应基本理论,建立了T型槽干气密封气膜流场控制微分方程,采用CFD软件包Fluent工具对气膜压力场进行求解,得到了计算区域径向压力的分布,由此得出T型槽干气密封能产生较好的流体动压效应的结论,并就部分槽型几何参数对密封性能中的无量纲开启力和气膜刚度的影响进行分析,得到了部分参数的最佳值.     

简单扩张式消声器的CFD仿真

用CFD软件FLUENT对两种不同结构形式的简单扩张腔消声器的速度场、压力场进行三维稳态流动数值模拟,研究相应压力损失随入口流速的变化趋势.研究结果表明:内插管对消声器的流场和压力损失有较大的影响,带内插管的消声器阻力损失比未带内插管的要小,原因是内插管对气流产生导流的效果.     

带内锥的切向进口扩散式方形分离器内气相流场的数值模拟

设计了一种带内锥的切向进口扩散式方形分离器,利用了考虑各向异性的雷诺应力湍流模型对分离器内的气相流动情况进行了数值模拟研究,分析了其内部气相流场的轴向、切向和径向速度分布以及压力分布情况,并计算了其压降.数值模拟结果显示分离器内呈典型的双层流动结构,方形截面在其拐角处对气流存在扰动,主要影响其切向速度,压力分布在反射锥开口处存在分界,分离器的压降随进口速度增大而增大.