基于CFD的旋流喷嘴内部流场模拟研究

采用计算流体力学CFD软件对喷淋式脱硫塔中旋流喷嘴的内流场的流体行为进行模拟分析。分析了喷嘴的整体速度与出口的雾化效果,对比了不同入口个数下喷嘴内部流场各截面上的速度矢量,以及有无喉颈段喷嘴的雾化效果。模拟结果显示,在相同条件下,无喉颈段的四入口旋流喷嘴内部流体速度分布均匀,且相对较大,喷射后雾化锥角大雾化,效果。     

转炉一次除尘新OG系统高效喷淋塔喷嘴雾化特性的模拟

利用离散相模型对转炉一次除尘新OG系统高效喷淋塔内喷嘴的雾化特性进行模拟,分析了喷射角度、喷射压力、喷射流量及喷嘴水平间距等因素对雾化场索太尔平均直径(SMD)和蒸发效率的影响. 结果表明,在一定范围内随喷射角度增加,液滴在雾化场中的覆盖面增大,液滴驻留时间变长,蒸发效率增加,雾化场SMD减小,喷射角度大于60o时,SMD值减小缓慢. 随喷射压力增大,液滴蒸发效率增加,雾化场SMD减小,压力大于1.0 MPa时对SMD的影响较小. 随喷射流量增加,液滴蒸发效率减小,雾化场SMD增加,流量小于0.15 kg/s时,SMD增加幅度偏小. 两喷嘴水平间距越大,液滴分布面积越大,但对雾化场SMD影响较小. 在一定条件下,喷嘴间距约为800 mm时,截面速度分布较均匀.     

烟气入口角度对脱硫塔内流场影响的数值分析

针对某湿法烟气脱硫塔的结构建立理论模型,利用计算流体力学软件对烟气不同入口角度下脱硫塔内部的流场进行数值模拟.结果 表明,烟气不同入口角度下塔内形成了大小不一的涡流.当烟气入口角度β=15°时,脱硫塔内流体流动死区最少,流动空间最大,纵向截面(x=0)和横向截面(z=10 m)的速度分布最均匀.塔内气帽的设置有助于尾部烟气流场分布更均匀.     

脱硫喷淋塔内部工作场的数值模拟

为了获得单入口烟道脱硫喷淋塔内较为理想的工作场,从不同的烟道入口角度,利用Fluent软件对600 Mw喷淋塔内部场特性进行了数值模拟。本模拟从速度、温度和压强三个方面分别对比喷淋塔的内部特性。模拟结果表明:在入口角度θ为15℃时,喷淋塔内部流场和温度场相对均匀,能达到较为理想的流场和温度场分布。     

旋流喷嘴结构的模拟优化

采用CFD软件对旋流喷嘴内流场进行了模拟研究。首先分析了喷嘴入口截面形状分别为圆形、矩形时流体的速度分布、气液接触情况以及出口雾化效果,确定喷嘴的最佳入口截面形状为圆形,在此基础上进一步进行了喷口结构的优化,研究了无喉颈段喷嘴喷口直径分别为10 mm、7.5mm、5 mm时的流场分布情况,选取最适喷口直径为7.5 mm。模拟结果发现,在圆形截面入口喷嘴的基础上选取合适的喷口直径,可以得到连续性较好的空气芯,可改善气液接触情况,有助于出口液膜的减薄破碎,从而获得比较理想的流场分布情况和出口雾化效果。     

烟气脱硫喷淋塔内部流场物性的数值模拟

采用Fluent软件对1000MW脱硫喷淋塔的内部流场进行了数值模拟,考察了在120°双入口烟道形式下,不同入口角度θ对其内部速度场、温度场及压力场分布的影响。研究发现,入口角度θ为15°时,流场分布较均匀。     

旋流组合式进料喷嘴雾化性能实验研究

针对6种构型的旋流组合式进料喷嘴的雾化性能进行了实验研究。采用相位多普勒粒子分析仪(PDPA)测量了雾化粒径,同时验证了喷嘴的雾化角和各段的压降分配方案。结果显示:该旋流组合式喷嘴雾化效果较好,雾化粒径的空间分布比较均匀,各构型喷嘴在测量范围内的雾化粒径在63—76μm;喷嘴雾化粒径在流量20%操作弹性范围内的变化均在6μm之内;气液质量比从6%增加到7%会减小雾化粒径增加喷射速度;喷嘴压降分配合理,且采用四组合式旋流器以及球头双槽互击喷头的喷嘴压降分配较优。     

喷淋塔液滴粒径分布及比表面积的实验研究

以水和空气为实验介质,通过拍照法获得喷淋塔内液滴粒径分布,考察了不同喷淋量及空塔气速对塔内不同高度处液滴Sauter平均直径(SMD)的影响,并对液滴粒径分布进行了理论分析.结果表明,喷淋塔顶部液滴分布密集,底部稀疏,液滴群在下落过程中,平均粒径减小且趋于均匀化;塔顶处液滴SMD随喷淋量的增加而增大,处在塔中下部的液滴SMD则随喷淋量增大而减小,提高空塔气速,可减小平均粒径;理论分析认为,液滴粒径减小主要是由于发生了碰撞破碎的缘故,而塔内液滴大小不一是碰撞的主要原因;通过量纲1化拟合得到喷淋塔内液滴SMD经验关联式,其计算结果与实验值吻合较好;考虑液滴破碎的喷淋塔比表面积比不考虑破碎的比表面积大70%左右.     

空心喷嘴喷淋特性实验研究

为使大型水平管降膜多效蒸发海水淡化装置的横管降膜蒸发器均匀布液,自主设计并搭建了一套离心喷嘴喷淋特性实验台及径向喷淋密度测量装置,通过高速摄影仪拍摄的喷淋照片对喷淋外缘进行标注测量,得到喷嘴各喷淋锥角,对旋流式空心喷嘴的流量、喷淋锥角和径向喷淋密度等喷淋参数随入口压力、喷淋高度的变化规律进行实验探究分析。结果表明,流量随入口压力增加而增加,但入口压力越大,流量增长速度越缓慢;正常工况下,喷淋锥角由喷嘴出口扩张段角度决定,与喷嘴扩张角保持一致,在重力作用下出现向内的收缩圆弧液膜边;喷淋形状为规则的环形喷淋,入口压力增加使有效喷淋区域整体向中心压缩,喷淋密度峰值变大,两波峰的对称性得到改善,压力为349 kPa时,喷淋密度基本完全对称,增加喷淋高度则情况相反。根据此喷淋密度分布特点,在设计横管蒸发布液器时合理控制工况压强,根据峰谷叠加原理可有效消除无效喷淋区域。     

螺旋喷嘴液滴分布特性的实验研究

以水为喷淋介质,研究了螺旋喷嘴的喷淋量与喷淋压力的关系,考察了雾化液滴的粒径分布特性。实验结果表明,随着喷淋压力的增大,喷淋量相应增大,并逐渐趋于平缓;螺旋喷嘴喷雾区喷淋量沿径向形成多个峰,随工作压力增大各峰沿径向外移,处在峰面上液滴的索特直径较峰面间的大;液滴平均粒径随压力升高而趋于均匀,且大喷嘴雾化形成的粒径比小喷嘴的略大。研究结果可为螺旋喷嘴的实际应用提供参考。     

有限截面通道内喷雾顺流掺混动力学特征的实验研究

设计搭建了有限截面通道顺流喷雾掺混实验台,在横截面为70 mm×70 mm的透明方形掺混段内,将室温水经喷嘴雾化后顺流掺入不同流速的室温空气。实验中,喷水压力为0.1～1.5 MPa,风速为14.6～46.2 m?s^-1。分别采用高速摄影和马尔文粒度仪对该雾羽的速度场和初始粒径等动力学特征开展了实验研究。结果指出：掺混雾羽的径向速度及喷射轴线附近的轴向速度主要受制于喷水压力;而雾羽两翼处的轴向速度主要受风速影响。定义轴向平均速度为雾羽轴向特征速度,该平均速度随喷水压力或喷射距离的增大而增大;在喷水压力小时,风速的增大可使轴向平均速度随喷射距离增大的速率提高;在喷水压力高时则反之。掺混雾羽的初始粒径随喷水压力的减小或喷嘴出口处气液相对速度的增大而减小。最后,根据实验结果拟合了轴向平均速度和初始粒径的实验关联式,其计算值与实验值吻合良好。     

Water spray cooling of polymers

The cooling process in conventional rotomolding is relatively long due to poor thermal conductivity of plastics. The lack of internal cooling is a major limitation although rapid external cooling is possible. Various internal cooling methodologies have been studied to reduce the cycle time. These include the use of compressed air, cryogenic liquid nitrogen, chilled water coils, and cryogenic liquid carbon dioxide, all of which have limitations. However, this article demonstrates the use of water spray cooling of polymers as a viable and effective method for internal cooling in rotomolding. To this end, hydraulic, pneumatic, and ultrasonic nozzles were applied and evaluated using a specially constructed test rig to assess their efficiency. The effects of nozzle type and different parametric settings on water droplet size, velocity, and mass flow rate were analyzed and their influence on cooling rate, surface quality, and morphology of polymer exposed to spray cooling were characterized. The pneumatic nozzle provided highest average cooling rate while the hydraulic nozzle gave lowest average cooling rate. The ultrasonic nozzle with medium droplet size traveling at low velocity produced satisfactory surface finish. Water spray cooling produced smaller spherulites compared to ambient cooling whilst increasing the cooling rate decreases the percentage crystallinity. POLYM. ENG. SCI., 2012. © 2011 Society of Plastics Engineers     

液化烃球罐固定式水喷雾系统计算方法的探讨

在球罐固定式消防冷却水系统的设计时,如果以喷头水雾锥保护球罐表面弧长来计算环管层数,可以很方便地计算出结果。喷头的布置大都提出采用菱形或矩形布置,实际在球面上实现菱形或矩形布置是比较困难的。在系统压力计算方面,如水雾喷头采用一个固定工作压力计算,则计算出的用水量和工作压力会出现偏差,这样消防水泵、供水管道和消防水储备量的选择都会出现偏差,因此提出消防冷却水系统计算应逐点逐段地进行计算。在水雾喷头的布置方面,应控制喷头水雾锥沿纬线方向相交、沿经线方向相接为宜。     

无填料热源塔吸热效率实验

建立无填料热源塔热泵系统实验平台,研究不同进风位置、喷嘴位置、室外空气干球温度、相对湿度、风量、溶液入口温度下无填料热源塔吸热效率的变化规律。结果表明：进风位置和喷嘴位置对热源塔的吸热效率会产生影响,下喷式无填料热源塔吸热效率高于上喷式无填料热源塔;干球温度与吸热效率无明显相关性,但干球温度升高,热源塔从空气中吸收的总热量增加;相对湿度和风量升高,吸热效率提高;溶液入口温度升高,热源塔的吸热效率明显提高。与其他参数相比,溶液入口温度对热源塔的吸热效率影响最大。     

双流体管道喷雾系统的计算和评述

分析了新型干法预分解窑广泛采用的增湿塔雾化系统所存在的水压大、喷嘴磨损大、水滴蒸发时间长等缺陷;介绍了双流体管道喷雾系统具有结构简单、水滴直径小,需蒸发时间短,占地空间小等优势;并进行了双流体管道喷雾系统的管道直径和水滴蒸发时间的设计计算;最后列举了双管道喷雾系统用于窑头烟气降温调质处理的实际应用效果。     

多级喷雾闪蒸海水淡化系统性能分析及响应面优化研究

喷雾闪蒸技术因其能耗低、分离效果好、冷却能力高的特点成为解决淡水资源紧缺的有效方法之一。在喷雾辅助低温脱盐技术的基础上,展开系统内部热和质量平衡的热力学计算,研究喷雾闪蒸系统运行级数和顶值盐水温度对闪蒸效果的影响。研究结果表明,更高的顶值盐水温度可以显著提高生产效率,当顶值盐水温度为363 K时,生产率为3.325 kg/s,性能比为0.627。采用响应面法对喷雾闪蒸系统进行优化,确定系统的最佳运行条件以及各响应的模型关系,获得系统淡化的最佳参数：顶值盐水温度343 K,海水进口流量10 kg/s,冷却水进口温度303 K,冷却水进口流量9.5 kg/s。     

烟气脱硫喷淋塔的数值模拟

以计算流体力学为基础,在三维坐标系下采用标准k-ε双方程模型求解动量、能量和组分方程,结合浆滴蒸发模型及简化的浆滴脱硫反应模型,以Eu ler-Lagrange方法建立了喷淋塔内烟气脱硫的数值计算模型,模型计算结果与孔华的试验数据符合较好。模型计算结果表明,对于粒径小的喷淋液滴,其烟气脱硫反应和液滴蒸发主要发生在烟气进口附近,而随着液滴粒径的增大,液滴在塔内蒸发和脱硫反应的过程延长。同时,增加烟气温度、降低烟气中SO2的入口质量浓度以及增加液气比均有利于提高脱硫效率。文中模型相对于一维柱塞流模型,能够直观地显示出喷淋塔内的流场、温度场和组分质量浓度场的空间分布。     

Experimental study on nozzle’s characteristics in secondary cooling zone of slab continuous casting

连铸钢坯的质量直接受到二次冷却的影响,二冷段喷嘴的冷却效果受喷嘴的种类、喷水压力、水流密度等因素的影响。本文设计了测试连铸二冷喷嘴性能的实验方案。实验测定了不同喷水条件下喷嘴的压力和水流量的关系、喷水密度的分布、不同喷嘴对喷水效果的影响,分析了不同喷嘴的性能曲线,实验结果为合理布置二冷段喷嘴、优化二冷制度提供一定的依据。