径向直叶片风机三相除尘数值模拟

文章利用Fluent流体仿真软件在欧拉坐标系中采用Realizableκ-ε湍流模型描述径向直叶片风机的气相湍流流动,在拉格朗日坐标系中采用离散相模型(discrete phase model,DPM)描述径向直叶片风机的粉尘与液滴的运动,同时考虑气、液、固三相之间的耦合关系,基于Euler/DPM/DPM模型对风机内部流场进行数值模拟。计算结果表明,风机的气相流场较为复杂,具有强旋流特点;液滴相在风机叶轮的强烈扰动作用力下充满整个风机;大中粒径的固体颗粒基本被风机叶片上水膜捕捉,而小粒径的颗粒一部分被风机叶片捕捉或被甩到风机蜗壳壁面而被其上的水膜捕集,另一部分则会从风机出口逃逸。通过将数值计算结果与实验值进行对比,验证了三相流模型用于模拟风机内部三相流动的可行性与准确性,该模型可用于进一步研究运行参数对风机除尘效率的影响及风机的结构优化设计。     

立轴冲击式破碎机除尘的数值模拟与仿真分析

采用计算机流体力学(CFD)理论中的离散相模型(DPM)对立轴冲击式破碎机内部复杂的气固两相流进行数值仿真,模拟立轴冲击式破碎机除尘装置除尘过程,探究除尘装置的除尘效果及最佳风机风量.以不同粒径的固体颗粒为入射源,分别从流场的速度、压强等方面讨论分析破碎机内部气固耦合作用,分析在除尘口风机不同风量下破碎机的除尘装置对不同粒径的颗粒的分离效果.结果表明:风机风量在最大值的40%~60%之间时,既能保证除尘装置的除尘效果,又能尽量避免粒径较大的颗粒被吸除.     

静电除尘器飞灰颗粒除尘特性的数值研究

针对350 MW超临界热电机组静电除尘飞灰颗粒除尘系统,基于FLUENT软件,采用κ-ε双方程湍流模型,三维数值研究飞灰颗粒的除尘特性。研究了粉尘比电阻、颗粒粒径、流速以及电压对静电除尘器除尘效率的影响规律。研究结果表明:除尘器飞灰颗粒收尘效率随比电阻的增大而减小;放电电压、颗粒粒径和烟气流速对静电除尘器的影响很明显。收尘效率随放电电压提高而增大;颗粒粒径越大,收尘效率越高;降低烟气流速,提高颗粒物的收尘效率。研究结果可为电站飞灰粉尘超净排放技术改善提供依据和方法。     

实用新型湿式煤矿除尘装置的优化设计

煤矿采掘工作面产生的粉尘浓度超标,严重污染作业环境,威胁人员的身体健康和矿井生产安全。目前在用的大多数湿式除尘装置存在着风机带水严重,轴承、叶片磨损严重,负压值低,结构易干涉,污水处理不当影响工作面环境等一系列问题。针对上述湿式除尘装置的不足与缺陷,本文对此类除尘装置进行了优化设计与改进,采用文丘里除尘原理实现无动力除尘工艺,增设引射流管提高装置的吸尘效率,设置储浆桶收集粉尘泥浆。在此基础上,利用FULENT软件对引射流喷头做了流场数值仿真分析,获得流体在喷头内部流场的压力和速度的分布状态情况,验证流动状态接近湍流状态的结果。     

沸腾态气-液-固搅拌槽内宏观混合时间的研究

在直径为0.476m的椭圆底搅拌槽内,采用电导率法研究了沸腾态气-液-固三相体系内混合时间特性。主要考察分散相(气体、颗粒)和功耗对混合时间的影响。实验结果表明：沸腾态搅拌槽内,同转速条件下,颗粒体积分数对单位质量功大小影响较小;仅转速高于480r/min范围内,表观气速增加,体系单位质量功略有下降。颗粒临界悬浮转速随颗粒体积分数的增加而增加,但不随表观气速的变化而发生变化。沸腾态气-液-固三相体系内,混合时间随表观气速或颗粒体积分数的升高而延长。     

超音速气固两相分离试验研究

建立了超音速气固两相分离装置试验系统,在室温和不同喷管进口全压下,对空心玻璃珠颗粒的分离效率进行了试验研究.试验结果表明:当喷管进口全压在482~537 kPa范围时,超音速气固两相分离试验装置对Sauter平均直径9.84μm颗粒的总分离效率为57.83%~67.28%,对直径大于8.31μm颗粒的分离效率为75.73%~80.52%,对直径在15μm以上颗粒的分离效率为96%~100%,表明颗粒直径越大,分离效率越高.由此可见,超音速气固两相分离方法是可行的.试验研究为超音速气固两相分离技术的进一步深入研究和应用提供了有用的参考.     

自激式除尘脱硫装置流场的数值模拟

利用Fluent软件对SXJ-Ⅱ-L-6T型自激式除尘脱硫装置内的三维二相流场进行数值模拟,气相采用标准k-ε湍流模型,颗粒相采用离散相模型(DPM),选择SIMPLEC算法进行计算。分析了装置内气固二相的速度矢量、压力以及固相颗粒的运动轨迹等参数的分布。分析结果表明,气体流经双层交错式挡板时产生明显压降,同时,双层交错式挡板也延长了气体在塔装置内停留时间,从而实现高效净化气体的目的。     

岩巷综掘面混合式通风除尘数值模拟研究

本文结合气固两相流动理论,建立综掘工作面粉尘运移的数学模型,采用流体力学软件,对不同通风条件下综掘面的粉尘浓度分布进行数值模拟。研究发现:在只有压入式通风时,工作面附近流场稳定性差,粉尘随风流扩散不易沉降,在距工作面30 m范围内粉尘浓度较大;采用混合式通风除尘方式后,粉尘在未完全扩散前被抽走,只有小部分向巷道扩散,具有较高的除尘效果,并确定了风量压抽比为2∶3的"以抽为主,前压后抽"混合式通风除尘效果较好。     

旋转填充床中柠檬酸钠法烟气脱硫的实验研究

以柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液作为吸收液,在旋转填充床中进行模拟烟气中SO2(体积分数约为0.4%)的吸收实验,考察了各操作条件对脱硫率的影响。实验结果表明:脱硫率随转子转速、液气比的增大而逐渐增大,但均是达到某一值以后基本不再增加;吸收液的初始pH值越大、温度越高、柠檬酸钠浓度越大,则脱硫效果越好。旋转床中柠檬酸钠法烟气脱硫的适宜工艺条件为:旋转填充床转速1200 r/min,液气比8~12 L/m3,吸收液的初始pH值4.5~5.0,柠檬酸钠浓度0.6 mol/L。     

除尘脱硫装置气液两相流场的数值模拟

利用FLUENT软件对SHG-Ⅱ-Z型除尘脱硫装置内的气液两相流场进行了数值模拟.计算中选择RNG k-ε湍流模型及随机轨道模型,数值计算采用SIMPLEC算法.计算结果表明,实心圆锥喷射方式的除尘脱硫效率高于空心圆锥喷射方式;喷射液滴的直径和速度影响其在筒体内的分布,喷射速度越大,被完全脱除的液滴直径越大;进口气速影响液滴的脱除效率,当气速增大时要适当增大液滴的直径.     

离心除尘风机收尘过程数值模拟分析与预测

应用Fluent软件,对某5-51型风机内部气固两相流进行三维数值模拟,分析不同粒径颗粒的运动轨迹,初步推测在蜗壳上开平口出灰孔时的除尘规律,然后模拟在蜗壳上开单个平口出灰孔且孔位置变化时的颗粒轨迹,对比开孔前后颗粒轨迹的异同,再结合对各单孔除尘效率模拟值的分析及已有研究,得出开平口孔时,对于一般粉尘:气流跟随性强的颗粒反向逸出出灰孔制约了除尘效率的提高;形貌相同的同种粉尘颗粒,粒径较大的除尘效率较高;当能有效抑制反向逸出时,沿蜗壳螺旋线位置变化的单孔,其除尘效率基本呈依次增大的趋势。     

输煤皮带机尾粉尘污染及气动射雾除尘

为对选煤厂输运皮带机尾粉尘污染进行控制,对皮带机尾粉尘颗粒运动及机尾处作业空间粉尘质量浓度扩散进行相关的数值仿真.利用气-尘-液多相流理论,对粉尘颗粒运动进行数值分析,得出皮带机尾处粉尘污染规律,实测数据验证了数值模型的正确性.提出针对机尾粉尘逸散特性的气动射雾除尘方案,确定了除尘技术参数.研究结果表明:粘附在机尾表面的浮尘是机尾的发尘源,滚筒离心力和风流剪切力是尘源飞扬的动因;对机尾皮带进行封闭是除尘的前提条件,在密封罩内设置气动射雾使得封闭罩内形成雾池,粉尘在过饱和湿空气状态下被迅速捕捉沉降.     

气-液-固三相磨粒流旋流流场分析及加工实验研究

针对现有流体加工方法中加工效率低、易出现工件表面各区域加工纹理不均匀的问题,提出一种气-液-固三相磨粒流抛光加工新方法.基于Realizable k-ε湍流模型和Mixture模型,建立气-液-固三相磨粒流抛光加工数值模拟模型.数值模拟结果揭示了气-液-固三相磨粒流形成的高速湍流涡旋流场动力学特性,同时也发现了磨粒流流场中磨粒和微气泡的运动及分布规律,得到较优适用于气-液-固三相磨粒流抛光加工磨粒流入射角度设计参数,并设计出实验抛光工具.经过1h的实验加工后,与无微气泡条件的液固两相流抛光加工对比,气-液-固三相磨粒流抛光加工的工件表面相同区域的粗糙度值更低,纹理也更为均匀.上述研究结果表明:气-液-固三相磨粒流的流场特性提高了磨粒和微气泡运动的无序性及微气泡溃灭的概率,且磨粒流中的微气泡溃灭所释放的能量提高了磨粒的抛光加工效率.     

气液固三相流在机械搅拌充气式浮选机内运动的数值模拟

针对机械搅拌充气式浮选机内部气液固三相流动比较复杂的情况,对有效容积为165 m3的大型机械搅拌充气式浮选机进行研究.采用Mixture多相流模型、k-ε湍流模型和雷诺时均 N-S方程,对浮选机内部的气液固三相流流动进行三维湍流数值分析.通过对内流场的数值模拟,分析机械搅拌充气式浮选机内部的流动,得出浮选机内部气液固三相的速度、体积分数、湍流强度和迹线等的分布规律.     

基于EDEM-FLUENT耦合的滚筒冷渣机颗粒轴向扩散运动

基于欧拉-拉格朗日、离散单元法理论,利用EDEM-FLUENT耦合方法,考虑了气相对颗粒的相互作用,以及颗粒与颗粒之间的碰撞,对滚筒冷渣机六棱形冷渣管料床中灰渣颗粒轴向扩散进行了数值模拟分析,得出了灰渣颗粒在填充度25%,颗粒滚落状态下的动态休止角θd=29°,安装倾斜角3°工况下,轴向扩散运动随滚筒转速n(5 r/min ~ 10 r/min)、颗粒粒径d(1.5 mm ~ 3.5 mm)的变化规律。实验结果表明：当粒径一定时,轴向扩散系数随着转速n的增大而增大,相比5 r/min转速,10 r/min转速下颗粒轴向扩散系数增大了23.6%;当滚筒转速一定时,轴向扩散系数随着粒径的增大而增大。粒径d从1.5 mm增加到3 mm及3.5 mm时,轴向扩散系数分别增大了3倍和7.06倍。轴向扩散系数越大,颗粒轴向运动就越剧烈,滚筒出力越强,炉渣处理效率越高。     

醋酸乙酯加氢制乙醇气液固三相反应过程

采用Cu-ZnO/Al_2O_3催化剂,在高压搅拌釜中进行了醋酸乙酯加氢制乙醇气液固三相反应过程的研究,考察了溶剂效应、内外扩散和反应条件对醋酸乙酯转化率和乙醇选择性的影响。实验结果表明,醋酸乙酯在四乙二醇二甲醚溶剂中的转化率要高于在液体石蜡介质中的转化率。以四乙二醇二甲醚为溶剂,当催化剂粒径小于120μm,搅拌转速大于800r/min时,反应的内外扩散阻力可忽略;在最佳的反应条件(温度250℃,压力5.0MPa,醋酸乙酯液时空速1.0h~(-1),氢气与醋酸乙酯的物质的量之比(氢酯比)10∶1,搅拌转速800r/min)下,醋酸乙酯的转化率为83.5%,乙醇的选择性为96.5%。在醋酸乙酯加氢制乙醇反应中引入液相介质,能够较好地解决气固相反应中催化剂床层的移热问题,且能有效降低反应的氢酯比。     

立式方筒静电脱雾除尘器对微细粉尘除尘性能实验

为了验证立式方筒静电脱雾除尘器对微细粉尘的净化效果,按照工程实际应用要求的规格尺寸,组建了一套单筒脱雾除尘器试验测试系统.在实验系统上分别测试了电场风速、极间电压、电场长度、粉尘质量浓度等因素对模拟烟气中微细粉尘的除尘效果的影响.测试结果表明,在电场风速为2.6 m·s-1,极间电压60 k V,电场长度6 m条件下,立式方筒静电脱雾除尘器对烟气中质量浓度低至50 mg·m-3的粉尘表现出96.66%的除尘效率;并且,对粒径≤2μm的粉尘颗粒仍然具有93%的除尘效率.     

旋转填充床中柠檬酸钠法烟气脱硫的实验研究

以柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液作为吸收液,在旋转填充床中进行模拟烟气中SO₂（体积分数约为0.4%）的吸收实验,考察了各操作条件对脱硫率的影响。实验结果表明：脱硫率随转子转速、液气比的增大而逐渐增大,但均是达到某一值以后基本不再增加;吸收液的初始pH值越大、温度越高、柠檬酸钠浓度越大,则脱硫效果越好。旋转床中柠檬酸钠法烟气脱硫的适宜工艺条件为：旋转填充床转速1200r/min,液气比8~12L/m^₃,吸收液的初始pH值4.5～5.0,柠檬酸钠浓度0.6mol/L。     

荷电液滴吸附细颗粒物的数值模拟分析

为了研究静电湿式除尘中荷电液滴对细颗粒物的吸附特性,考虑了黏性阻力、重力以及静电引力的作用,通过求解牛顿方程获得耦合场下荷电液滴周围细颗粒物的运动轨迹方程,建立了静电力和气动力共同作用下细颗粒物粒子运动的数值模型,模拟2维空间中荷电液滴周围细颗粒物的运动轨迹,给出了不同斯托克斯数以及库仑数下细颗粒物的沉积效率,获得影响荷电液滴吸附细颗粒物效率的主要参数及其作用机制,模拟结果与试验数据较为吻合.结果表明:单个大尺寸的液滴的吸附面积比略高于小尺寸的液滴,而相同气液比下小粒径液滴具有更高的吸附效率,静电湿式除尘对粒径在1到10μm间的细颗粒物具有最佳的吸附效果.     

三相流化床除尘脱硫器性能的数值模拟研究

利用数值计算的方法模拟计算三相流化床塔内流场分布，探求三相流化床的设计参数和运行参数对流场分布的影响，并找出优化整流板布置的方法；利用离散相模型模拟计算粉尘粒子运动轨迹，分析设计参数和运行参数对除尘效率的影响，并与实际工程测试结果比较，结果是两者基本吻合．因而，所用模型可以用于实际工程计算，为三相流化床的设计及保证其长期经济安全运行提供了依据．