双钩波形板分离器的三维数值模拟研究

利用数值模拟的方法对热态工况下双钩波形板分离器的单级分离效率、总分离效率以及压降进行了研究。结果表明:波形板双钩开口处漩涡的存在造成了蒸汽回流,提高了波形板的分离效率;当波形板入口蒸汽速度v小于2m/s时,分离效率随v的增大迅速提高,但当v大于2m/s时,分离效率趋于平稳;波形板压降随v的增加显著增大;液滴粒径大于10μm时,分离效率随v增加而升高,而液滴粒径为10μm时,分离效率随v增加而降低;液滴分离主要集中在双钩波形板的前2级,波形板后4级的分离效率显著降低;随液滴粒径增大,波形板第1级的分离效率逐渐增大,而第2级先增大后减小,当液滴粒径大于250μm时,前3级的分离效率不再受液滴粒径的影响。     

双钩波形板分离器的三维数值模拟研究

利用数值模拟的方法对热态工况下双钩波形板分离器的单级分离效率、总分离效率以及压降进行了研究.结果表明:波形板双钩开口处漩涡的存在造成了蒸汽回流,提高了波形板的分离效率；当波形板入口蒸汽速度v小于2 m/s时,分离效率随v的增大迅速提高,但当v大于2 m/s时,分离效率趋于平稳；波形板压降随v的增加显著增大；液滴粒径大于10μm时,分离效率随u增加而升高,而液滴粒径为10μm时,分离效率随v增加而降低；液滴分离主要集中在双钩波形板的前2级,波形板后4级的分离效率显著降低；随液滴粒径增大,波形板第1级的分离效率逐渐增大,而第2级先增大后减小,当液滴粒径大于250μtm时,前3级的分离效率不再受液滴粒径的影响.     

旋风分离器壁面磨损数值模拟研究

壁面磨损是制约旋风分离器发展的突出问题,基于计算流体力学方法研究入口速度和颗粒粒径对分离器壁面磨损及分离效率的影响。研究发现,环形空间壁面沿圆周方向的磨损速率分布规律不随入口速度变化而改变,180°至260°方位角区间磨损较严重;分离空间筒体壁面的磨损速率沿圆周方向呈现较均匀分布,锥体壁面的磨损速率随高度的减小而增大。不同单一粒径下环形空间壁面沿圆周方向磨损速率先增加后减小,且粒径较大时磨损峰值对应的方位角更小;分离空间壁面磨损速率在锥体下部达到磨损峰值,且在粒径大于30μm时会明显增加。当颗粒粒径处于8～30μm之间时,增大入口速度是提高分离器效率的有效方法;当颗粒粒径大于50μm时分离效率接近100%。     

旋液分离器对煤气化细灰的分离特性研究

以煤气化细灰为固相颗粒物料,研究了旋液分离器对含一定细灰黑水的液固分离特性,考察了不同操作参数对不同粒径细灰颗粒分离效率的影响规律。研究结果表明,对10μm以下的细灰颗粒,入口流速、分流比和入口颗粒浓度对不同粒径细灰颗粒的分离效率均有较大影响。对5.012μm以下颗粒,随入口流速的增加,分离效率先减小后略有增大,粒径越小、分流比越大,该趋势越显著;当粒径介于5.012~10μm之间,分离效率随入口流速逐渐增大。10μm以下的细灰颗粒,随分流比的增加,分离效率近乎呈线性增加趋势,并无最佳分流比出现;随入口颗粒浓度的增加,分离效率略有增加。对10μm以上的细灰颗粒,随颗粒粒径的增加受入口流速、分流比和入口颗粒浓度影响逐渐显著。在旋液分离器内,存在明显的小颗粒团聚现象,表现为当颗粒粒径30.2μm时,分离效率已出现超过100%的情况。利用实验结果拟合出旋液分离器对煤气化细灰分离粒度的预测公式,该公式预测值与实验值吻合良好。     

燃气轮机透平叶栅流道内液体射流特性

为研究液体在透平叶栅流道内雾化特性,在直流道和折转角分别为30°、60°的叶栅流道内进行了液体横向射流雾化试验,试验来流速度为56~91m/s,喷嘴压差为50~400kPa,采用喷油杆结构布置在叶片前缘喷射燃料,用Fraunhofer衍射技术测量液滴雾化细度,用CCD相机记录流道内液滴射流轨迹。研究发现:透平叶栅流道内液滴轨迹同时受液气动量比、叶片折转角度的影响,在叶片前缘向吸力面侧喷和逆喷时的雾化效果优于直流道内横向侧喷。喷嘴压差大于400 kPa时,向叶片吸力面侧喷的液滴索泰尔平均直径小于30μm,雾化粒径可满足燃气轮机燃烧室的要求。     

逆流喷淋浓缩塔中雾化参数对脱硫废水液滴群流动与蒸发特性的影响

烟气余热蒸发能有效实现电厂脱硫废水的浓缩减量,合理的喷嘴雾化参数有利于提高浓缩塔内废水与烟气之间的流动传热并指导其结构设计。该文采用数值模拟方法研究喷嘴全锥角、液滴初始粒径和初始速度对塔内蒸发流动的影响,并对相关因素进行显著性分析。蒸发效率在全锥角50°左右达到峰值36.9%。综合考虑碰壁量和逃逸量,液滴最佳粒径为1500μm,且废水蒸发在液滴速度15～25m/s时更易进行。此外,响应曲面分析表明,液滴初始直径、液滴初速度对停留时间影响较大,而液滴蒸发效率主要受其粒径变化的影响。因此,在设计喷淋浓缩塔的结构时应综合考虑液滴粒径和液滴初始速度。     

低风速环境下光伏组件积灰特性模拟研究

以YL250P-29b光伏组件为研究对象,利用COMSOL软件对其在低风速环境下的积灰特性进行了数值模拟;模拟与实验的对比结果表明,两者数量级相同且变化趋势一致,验证了数值模拟方法的合理性.分析了风速、粒径、安装倾角对光伏组件表面积灰特性的影响,结果表明,低风速环境中,同一安装倾角下对于20和25μm颗粒,积灰密度随风速增加而增加;风速不变且安装倾角大于30°后,积灰密度随安装倾角增加而降低;当风速和安装倾角相同时,20μm粒径的积灰密度大于其它粒径的;安装倾角为30°时,颗粒各粒径下的积灰密度均达到峰值,此后随安装倾角增加而下降;一定条件下,可结合灰尘粒度分析结果考虑适当增加安装倾角以减小颗粒沉积.     

加装双钩片对除雾器流场及除雾性能的影响

为了研究加装双钩片对板式除雾器的性能以及不同粒径液滴去除率的影响,本文采用低Re SST k-ω湍流模型对湿法烟气脱硫系统中带双钩的板式除雾器内流场进行数值模拟,分析了钩片的结构参数、气流速度和液滴粒径对除雾效率和压降的影响。结果表明:与无钩片除雾器相比,加装双钩片对较小粒径液滴的去除率有显著提升,粒径为10μm液滴的去除率从原来7.99%提高到23.14%,粒径为20μm的液滴去除率从原来的31.63%提高到60.49%,而对粒径大于30μm的液滴去除率可达到90%以上;钩片的长度对除雾效率的影响为主要因素,而钩片的宽度对其影响很小;加装双钩的板式除雾器在压降允许范围内,改善了普通板式除雾器对小液滴去除率低的缺点,为高效除雾器的实验研究和设计提供了理论依据。     

鼓泡脱硫塔除雾器除雾特性数值研究及实验验证

为提高除雾器对不同粒径小液滴的脱除效果,减轻脱硫系统气气换热器的堵塞程度,对鼓泡脱硫塔除雾器性能进行了数值分析和实验研究。数值分析表明:除雾效率随液滴直径的增大而增大,随进气速度的增大而增大,随除雾器叶片间距的增大而降低;带倒钩的弧形板除雾器比折形板除雾器的除雾效率高;粒径小于20μm的小液滴脱除效率较低。冷态实验台上的除雾器性能实验验证了数值分析的结果。为除雾器的设计和优化提供参考。     

喷雾洗涤冷却室内雾化液滴粒径变化规律的实验研究

用马尔文激光粒度分析仪对喷雾洗涤冷却室冷模装置内雾化液滴粒径进行了实验测定,考察了不同工况下,洗涤冷却室内雾化喷头所在平面处以及气体出口处液滴粒径的变化规律。实验为装置内进一步的传热传质研究提供了一定数据支持。研究显示,在错流气体作用下,洗涤冷却室内雾化喷头所在平面的近喷头区域影响液滴粒径的主导因素为喷雾流量,而远离喷头区域液滴粒径则受气体流量和喷雾流量的共同影响,随气体流量增加,液滴聚结作用增强,粒径增大。实验发现,气体出口处液滴粒径主要受气体流量的影响,随气体流量Qg由300 m3/h上升到500 m3/h,气体出口液滴的Sauter平均直径(Sauter mean diameter,SMD)D32由60μm左右上升到了85μm,根据颗粒沉降公式进行计算得到的值与实验值比较,两者趋势一致。     

高温线管式静电除尘过程三维模拟

为了分析高温线管式静电除尘器中的除尘过程与颗粒运动情况,建立了颗粒动力学与颗粒收集的三维理论模型,并利用商业CFD软件Fluent对模型进行模拟计算。结果表明:高温线管式静电除尘系统的除尘效率、颗粒运动情况与实验研究较符合;增大端口电压是提高除尘效率的有效方法;当粒径减小时,颗粒的沉积高度会迅速增大,从而变得难以收集,以620℃、端口电压17 310 V的工况为例,粒径大于6μm颗粒的收集效率接近100%,而亚微米颗粒(0.1~1.0μm)的收集效率只有40%左右;颗粒进入除尘空间的初始位置对颗粒运动轨迹有很大影响,以粒径为10μm的颗粒为例,颗粒的初始位置越靠近阳极管,颗粒沉积高度就越低,收尘所需时间越短。     

基于空气深度分级燃烧的循环流化床旋风分离器改造数值模拟

基于空气深度分级NO_x减排原理,将旋风分离器的中心筒改为套筒形式,在套筒内通入顶部风作为补燃风,并模拟研究了顶部风通入后对旋风分离器分离效率的影响。结果表明:顶部风通入之后,进出口压差上升;在最佳顶部风速下,对于粒径小于1.5μm的颗粒,旋风分离器分离效率最多可上升10%左右;套筒插入深度由10mm增至45mm,颗粒分离效率先上升后下降,最佳顶部风速由30 m/s降低至10～20 m/s;减小套筒尺寸至1 mm可使进出口压差降低57%左右,且套筒尺寸的变化对最佳顶部风速影响不大,可保持在10～20 m/s。     

煤制气再燃气固两相流分离数值模拟研究

以与某130 t/h冷态炉膛相匹配的部分煤制气实验装置为物理模型,基于颗粒轨道数学模型,采用Fluent计算软件对煤制气气固分离工况进行数值模拟。研究结果表明:随着分离风的增大,颗粒湍流范围增大,煤粉颗粒停留时间增加,当颗粒粒径为3.5 mm、分离风为11 m/s时,气固分离效果最好,颗粒停留时间达到2.2 s的比例为70%。     

空气助力式脱硫喷嘴喷雾特性试验

为降低脱硫喷嘴雾化粒径,探索空气助力对脱硫喷嘴雾化性能的影响,本文在喷雾试验平台上试验分析了自行设计的空气助力式脱硫喷嘴的雾化性能,得出不同工况下喷嘴压力、液滴粒径、喷雾角等性能参数的变化规律。结果表明:不通入气相工质时,空气助力配气结构对常规脱硫喷嘴喷雾特性影响不大;在通入一定量气相工质后,喷嘴雾化水平明显提高;当气液质量比达到0.002,液滴索太尔平均粒径SMD可降至1 400 μm以下;随着气液质量比的提高,雾化粒径逐渐缩小;气相工质的介入会使喷雾角大幅增加约20°。     

应用改进的电气几何模型分析500 kV同塔双回输电线路雷电绕击性能

利用电气几何模型(electro-geometric model,EGM)分析超高压及以下电压等级的输电线路雷电绕击性能时,因没有考虑风速以及周围植被的影响,取得的结果与运行经验不一致,针对此,提出改进的EGM,进一步分析风速的变化、击距系数对线路和绕击跳闸率的影响。结果表明:随着杆塔高度的增加,绕击跳闸率增加;当地面倾角增大时,绕击跳闸率呈非线性上升,地面倾角小于15°时对绕击率的影响不大,地面倾角大于15°时绕击率呈倍数增加;当风速小于5 m/s时,其对线路的绕击率的影响不大,当风速大于5m/s时绕击率明显增加。最后得出结论,在分析500kV同杆双回线路耐雷性能时应该考虑风速、周围植被的影响,才能使分析结果更符合实际情况。     

双进口方形分离器内气固两相流动的数值模拟

采用雷诺应力模型对双进口方形分离器的气相流场进行了数值模拟,同时用拉格朗日法模拟了分离器内颗粒的运动轨迹。数值计算的分离器效率和压降与试验结果基本吻合。结果表明,双进口方形分离器的流场具有Rankine涡的特点,但是在边角处出现局部小漩涡。同时采用数值模拟的方法对分离器结构进行优化,研究了中心筒插入深度、入口尺寸、直筒段长度、锥体长度对分离效率的影响。通过结构优化,分离器的切割粒径可在6μm左右。方形分离器内旋流较弱,压降较小,可以认为不是分离器性能的主要影响因素。     

活动导叶开度对水泵水轮机泵工况的影响研究

为了解水泵水轮机泵工况活动导叶启闭过程中的性能,参考某抽蓄电站的水泵水轮机建立数值计算模型,对导叶不同开度时的流动特征进行分析。采用SIMPLEC算法和SST k-ω模型详细分析了泵工况不同导叶开启角度下转轮、导叶附近的流场,结合实验数据对各操作工况下的性能进行分析。结果表明,当活动导叶开启角度γ小于18°时,涡的强度大能量损失多,并且出现平面射流,扬程随着γ减小而迅速降低;当γ大于21°时,涡量分布均匀,涡结构产生的能量损失小,同一流量下不同γ的扬程和效率基本保持不变;操作工况下不同γ的扬程均与流量呈线性关系。结论为水泵水轮机的操作工况选择提供依据,也可以指导水泵水轮机的优化设计。     

分离燃尽风反切角度对炉内空气动力场影响的试验研究

通过对采用LNCFS-Ⅲ燃烧系统的600MW机组锅炉进行冷态模化试验,得到分离燃尽风率在0.32时随反切角度变化分离燃尽风区平均相对切圆直径(Dxd)SOFA、炉膛出口残余旋转动量流率矩Jout、炉膛出口水平烟道作用速度偏差E及速度不均匀性系数M2的变化规律。分离燃尽风反切角度在0°～15°范围内变化时,炉内旋转气流方向仍能保持不变;随着反切角度的增大,Jout、(Dxd)SOFA、E及M2减小,在θ=15°时最小;分离燃尽风反切角度大于15°小于20°时,炉膛上部旋转气流的旋转方向出现不稳定现象;分离燃尽风反切角度等于或大于20°之后,炉膛上部旋转气流出现稳定的反方向旋转现象。     

冷凝除雾器分级除尘效率影响因素模拟研究

冷凝式除雾器协同除尘作用可进一步降低燃煤烟尘排放浓度。该文建立描述冷凝除雾器内三相运动的数学模型和计算方法,对除雾器协同除尘过程进行数值模拟,分析吸收塔入口烟气速度、相对温差、相对湿度及除雾器的换热面积影响对颗粒粒径增长和脱除的影响规律。结果表明:初始粒径小于2.05μm的颗粒以热泳捕集为主;初始粒径小于1.03μm的颗粒捕集效率受烟气湿度影响明显;初始粒径大于2.05μm的颗粒以惯性捕集为主;除雾器换热面积越大,颗粒的捕集效率越高。可知,在入口处烟气温度保持在50℃以上,烟气相对湿度在95%以上,除雾器壁面温度在25℃以下,烟气流速大于3.14m/s,除雾器通道间隙保持在20mm以内,通道长度在350mm以上,峰的数量大于或等于2时,有利于提升冷凝除雾器协同除尘性能。研究结果可为冷凝式除雾器装置结构优化和工程应用提供理论指导。     

循环流化床锅炉效率可调旋风分离器数值模拟与试验研究

为消纳新能源发电,循环流化床（CFB）锅炉需要参与到深度调峰中,这导致CFB锅炉床温过低,脱硝效率下降,影响锅炉安全稳定运行。为此,本文提出通过在旋风分离器锥形筒开孔并通入干扰风的方式来控制分离效率,具有成本低、无污染等优点。采用冷态实验和数值模拟相结合的方式进行研究,首先搭建了冷态实验装置,对干扰风的通入形式和速度进行了实验研究,然后采用CFD数值模拟与实验结果进行对比,并将验证过的数值模拟方法应用于某台330 MW机组CFB锅炉上。结果表明:在180°与270°孔中,分离效率随着干扰风速的增大先增大后减小;在0°和90°孔中,分离效率随着干扰风速的增大而减小。综合来看,在90°孔中通入干扰风降低分离效率的效果较好;吹扫角度向下45°能够进一步降低分离效率。本文对参与深度调峰的CFB锅炉灵活性改造有一定借鉴意义。