脱硫浆液泵内部流场的数值模拟及磨损特性分析

以某600MW火电站湿法烟气脱硫系统混流式浆液循环泵为实例,应用计算流体力学(CFD)软件FLUENT6.2,采用Euler多相流模型、扩展的标准k-ε湍流模型与SIMPLEC算法,对脱硫浆液泵内的固液两相三维流场进行了数值模拟,揭示了在不同固相颗粒直径以及固相体积浓度条件下脱硫泵内固液两相浓度分布、速度分布以及磨损特性规律,以期为完善脱硫浆液泵理论和电厂脱硫浆液泵的实际改造与运行提供可行性参考意见.     

应用“二相流”理论研制EXL—8型灰渣泵成功

设计依据泵的流道和叶型应当正确反映水流速度场和压力场分布的规律,才能更有效地进行能量转换,并且避免汽蚀破坏。灰渣泵是杂质泵的一种,实质上是固液混合的二相流动。“二相流”和“一相流”的力学性质完全不同,速度场和压力场分布的规律也不一样。因为固体颗粒使水流速度场和压力场产生畸变,压力梯度加大,很容易产生汽蚀破坏。     

灰渣泵的“二相流”理论和设计

一、概况目前,离心泵的设计和试验都是以清水“一相流”理论为基础的。但在很多情况下,实际运行条件并不是“一相流”,而是固、液混合的二相流动(简称“二相流”)。例如在水利、电力、煤炭、冶金等部门广泛使用的各种类型杂质泵的情况均属“二相     

大容量火电机组固液两相流离心泵数值分析及结构优化

广泛应用于300及600 MW等大容量火电机组的固液两相流离心泵,由于其输送介质的特殊性,在运行中存在磨损严重以及效率低下等问题,而对泵性能产生影响的主要因素包括泵输送介质的特性和泵体几何结构因素。该文具体分析了泵体结构因素如蜗壳喉部面积、叶片数、叶片包角等对火电厂固液两相流离心泵性能的影响,并以此为依据,对其进行结构优化设计,然后通过选取合理的模型以及控制方程,借助于Fluent软件对改进后的泵内流场进行数值模拟,验证优化设计的效果。模拟结果显示,优化设计后的固液两相流离心泵达到了额定出力,效率有显著提高。     

曲线坐标系下的三维k-ε-A_p固液两相湍流总沙输运模型

本文建立非正交曲线坐标系下的三维k-ε-A,固液两相湍流模型研究弯道内的水流泥沙运动和河床冲淤变形.河床变形计算采用推移质模型和总沙模型两种处理方法.两相湍流模型在计算推移质输运时采用泥沙的横纵向速度处理推移质的强度和方向,利用泥沙垂向速度计算悬沙与床沙之间的交换通量.计算发现两相湍流模型的河床冲淤变化分布结果比单相湍流模型的结果更接近试验结果,两相湍流总沙模型计算结果中局部区域的水深比两相湍流床沙模型计算得到的水深小.床面变形以及固液两相横纵向流速分布分析比较表明,泥沙运动的横向和纵向分布对床面变形的影响起重要作用,单相湍流模型在计算弯道内的推移质运动时夸大了二次流对泥沙横向输运的作用.     

水力机械转轮内固液两相流的三维贴体数值模拟研究

本文利用悬浮体固液两相流颗粒群模型的理论研究成果,对在含沙水流中工作的水力机械转轮内部的固液两相流进行了数值模拟研究。首先针对水力机械转轮内部的悬浮体固液两相流的流动特性,通过探讨固液两相间的作用力本构关系式,简化了颗粒群模型中复杂的理论方程,建立了能进行数值模拟的欧拉方程。然后提出了一种新的数值模拟方法,即：在贴体坐标系下采用有限体积法,利用单一网格拟人工压缩技术,解决欧拉方程中的压力－速度关联问题和压力波动问题,并从理论上分析论证了该技术的严密性和有效性。作者利用此技术分别对轴流式水轮机转轮内实际工况下单相流与固液两相流的欧拉方程进行了数值模拟,在计算过程中,该技术能保证数值快速收敛和结果合理。最后对两相流流场的模拟结果进行的分析表明本文提出的数值模拟方法和拟人工压缩技术是成功的     

气固两相流体绕方柱流动的PDPA实验研究

气固两相流体绕流方形截面柱体的流动对于理论研究和工程应用都具有重要意义,但由于其复杂性人们对它 的认识还很初浅。文中应用三维颗粒动态分析仪(3D-PDPA)对较高雷诺数下气固两相流体绕流方形截面柱体的流场进行了测量,得到了两相绕流的时均速度场和速度脉动分布等数据,并分析了颗粒的存在对流场的影响。研究发现载有颗粒的气固两相方柱绕流存在回流区,其两相方柱绕流的尾迹区长度比单相绕流尾迹区短。在流向方向上可以把绕流后流场大致分为靠近方柱的基本区和远离方柱的近尾迹区两个区域,基本区内各方向的速度脉动程度都非常强,颗粒脉动比气流脉动强;而近尾迹区内速度脉动较弱。在横向方向上,y/D<1/3区域内气流速度脉动强度很高,而且颗粒脉动比气流脉动强度高;在y/D>1/3区域内则脉动强度很低。研究结果对于认识较高雷诺数下气固两相方柱绕流流场特性和工程应用具有指导意义。     

双相不锈钢管固液两相流动腐蚀的数值模拟

在碳钢流动腐蚀数值模拟的基础上，针对管道流动体系，对固液两相流条件下双相不锈钢的流动腐蚀进行了数值模拟，模拟了固液两相流体动力学过程和双相不锈钢腐蚀动力学过程，模拟计算得到的腐蚀速率与实测值基本一致，表明建立的两相不锈钢流动腐蚀的综合数学模型是正确的，揭示了两相流中双相不锈钢的流动腐蚀机理，并进行了实验验证，两相流中双相不锈钢流动腐蚀的加剧主要是由于颗粒相的存在会大大强化液相流体的流体力学因素，导致钝化膜内传质速度加快所致，计算结果同时也表明。对于表面覆盖有钝化膜的材料的数值模拟，建立合理的流动腐蚀动力学模型是数值计算方法应用成功与否的关键。     

低比转速水轮机活动导叶固液两相数值模拟研究

低比速混流式水轮机导叶出口处的最大流速可达50~56 m/s,甚至更高,造成该区域的磨蚀较转轮严重,因此有必要对低比转速混流式水轮机的导水机构进行研究。依托某多泥沙水电站低比转速水轮机的实际资料,建立由蜗壳、座环及导水机构组成的三维实体模型,分别对典型工况进行固液两相流数值模拟,探讨固液两相流计算在低比转速水轮机导水机构设计中的应用,共进行了两组模拟,一组为不同工况,相同粒径,一组为相同工况,不同粒径。根据计算结果对磨蚀的原因进行了分析,对导水机构的磨蚀部位进行了预估,与真机实际情况进行了对比分析。为今后的水轮机设计生产提供参考,以及为电站运行工况的选择提供依据。     

环栅喷淋泡沫塔欧拉–离散相模型三相除尘模拟

采用欧拉(Euler)多相流模型与离散相模型(discretephase model,DPM)对脱硫除尘实验装置内部的气液固三相流流动进行三维湍流数值分析。在Euler坐标系中采用双流体模型来表述气液两相的相互耦合,同时在拉格朗日坐标系中考察颗粒的运动,把烟尘颗粒对气液两相的影响耦合于双流体模型中。通过对流场数值模拟计算结果的实验验证,得出此数学模型的可行性;分析脱硫除尘塔内部流场流动,得出气液固三相流特征,为脱硫模拟及结构优化设计提供依据;得出脱硫除尘塔除尘效率与颗粒粒径、进气风速、喷淋液气比等参数的相互关系;得出脱硫除尘塔进出口压差与烟气流量、液气比、烟尘浓度等参数的相互关系。     

水煤浆水平管内流动特性数值模拟

基于颗粒动理学理论,采用Eulerian多相流模型对水平管内水煤浆流动进行模拟,并采用RNG k-e湍流模型描述颗粒间具有强烈作用的两相湍流流动。将具有双峰分布特性的煤粉颗粒看作直径不同的 2 种固相,同时考虑固相与液相、固相与固相之间的动量交换。模型的有效性通过与计算相同条件下的压降试验值验证。在此基础上,通过模拟考察入口流速和浓度等因素对浓度分布、速度分布及压降的影响。结果表明：重力因素及不同颗粒相间的相互作用是影响颗粒相管内浓度分布和速度分布的根本原因。     

气固两相流瞬态传热的混沌研究

利用瞬态热流计及桥式电路检测技术在电加热圆管上对气固两相流传热过程中的瞬态传热特性进行了试验研究,在此基础上利用混沌理论对气固两相流传热的内在规律进行了分析和探讨,并进一步引入Ｋ熵的概念对气固两相流传热系统的混沌程度进行了定量分析。     

弯管内水煤浆流动阻力的数值实验研究

结合管流法和旋转粘度计法对神华煤水煤浆进行了流变特性测量,得出符合屈服-幂律流体模型的水煤浆流变方程.利用CFD软件平台建立了水煤浆90°弯管的流动模型,通过计算值与实验值的比较,验证了计算模型的正确性.运用正确的计算模型对水煤浆流经弯管的局部阻力系数进行了多变量数值模拟实验,得出了弯管工程设计中最佳弯径比与流速的关系,总结出适合工程应用的水煤浆流经较小弯径比时的局部阻力系数的经验公式.且弯管内最大速度点随弯径比的增大往弯管外侧移动;随弯径比或弯曲角度的增大,弯管内的速度场趋于一致.     

提升管内熟石灰浆液雾化脱除烟气中SO2过程

应用非接触在线测量SO2浓度装置，研究了提升管内熟石灰浆液雾化时SO2脱除过程。研制了夹层式抽气热电偶，测得了浆液雾化干燥时烟气温度场分布。结果表明：SO2脱除和浆液干燥过程沿塔高呈先增加后降低的趋势，在距离喷嘴200mm处出现SO2脱除和温度降低份额的最大值。浆液雾化区径向温度呈双峰分布。气液质量比由0.1提高到0.2时脱硫效率提高8%；雾化高度提高。夹层式抽气热电偶适于测量气液两相流场内气体温度，通过测定温度场可以判定浆液蒸发情况，标定不同工况喷嘴雾化状态。     

中高比转速转轮内部流态与外特性的关系

为了更有效的发挥流动计算技术在转轮优化,性能预测和新产品设计方面的作用,深入探讨内部流态与外特性间的关系是十分必要的。本文选择具有实测结果的混流式转轮进行了内部流场计算。首先对不同工况下计算的能量特性与试验进行了细致的比较,结果表明,计算预测的转轮流量,效率等与试验曲线在设计工况附近时十分接近,在偏工况计算结果与实测结果虽有差别,但仍能反映转轮的主要特性;在此基础上,重点讨论了转轮内流场与外特性间的联系,分析表明：转轮的最优效率区的位置和形状与进口冲角和出口环量密切相关,即小进口冲角区与小出口环量区的交集形成了水轮机的最优效率区,尾水管的压力脉动与转轮出口环量的大小密切联系,大的转轮出口正环量区对应着强度较大的尾水管的压力脉动,较大的进口负冲角易在叶片正面形成较大旋涡,转轮进口压力脉动可能与进口处该旋涡区的不稳定性有关。     

智能电动机控制器在给排水系统中的应用

介绍了给排水系统中泵电动机采用直接起动、固态降压起动及带有泵控制功能的智能电动机控制器对产生和消除泵系统喘振和液流冲击所起的作用,提出了消除泵系统喘振和液流冲击有的效方法。     

中间相炭微球(MCMB)水基浆料的流变性

研究了固相含量、混合方式、分散剂种类及加入量、粉料加入方式及除气处理方式等因素对中间相炭微球(MCMB)水基浆料黏度和稳定性的影响.结果表明:浆料黏度随固相含量的增加而增加;球磨比搅拌有利于降低浆料黏度并提高稳定性;Darvan-821A分散剂的分散效果比Tween80好;球磨浆料的最大固相含量为60.06%,而搅拌浆料为53.00%;循环水真空泵比旋片式真空泵有利于浆料的低黏度和稳定.     

变负荷下电站锅炉并联给水泵运行方式优选

针对大中型电站常采用2台水泵并联组成锅炉给水系统的特点,在管路特性不变的情况下,在以单台泵所能提供的最大流量为分界点的两侧流量变化范围内,介绍了"双泵恒速"、"双泵同步调速"、"双泵非同步调速"、"单泵调速"、"单泵恒速"几种运行方案;利用最小二乘法和水泵相似原理分别得出系统中水泵、电机、调速器在不同流量下的特性方程及相关转速、效率、能耗的计算公式;通过解析方法对各种运行方案进行经济性分析与评价,并给出在不同变流量范围内的最优运行方式,为相关技术、管理人员提供必要的理论依据。     

石灰石—石膏湿法脱硫系统调试中存在的问题探讨及参数分析

文章探讨了石灰石—石膏湿法脱硫调试过程中存在的问题：工艺设计不精、重视程度不够、缺乏逻辑控制、运行培训滞后、现场环境复杂等。并结合实际情况,提出了脱硫工程做精、做细、做大的详细建议,如保证合理进度、合理安排调试任务、及早与供货商交流和沟通并安排运行培训。对液气比、烟气流速和温度、钙硫比、浆液pH值、吸收剂、石膏品质等运行参数进行了分析。同时,对升压风机压力、石灰石供浆量、吸收塔液位、石膏浆液排出量、废水排放等闭环控制参数进行了分析。