基于气流均匀分配的下进风袋式除尘器灰斗结构优化

采用计算流体动力学软件Fluent对袋式除尘器内部流场进行三维数值模拟,提出3种优化灰斗结构模型,得到除尘器灰斗内部的气流流场分布特征,将其与原灰斗结构的气流分配效果对比.结果表明,原灰斗结构气流进入灰斗后形成一股冲击射流,在选取的监测面上速度最大为8.3 m/s,最小仅为0.5 m/s,速度分布均方根值高达0.99,速度在监测面上分布极不均匀;3种优化结构中袋室内气流均匀性均比原灰斗结构显著改善,在灰斗内添加导流装置可提高气流分配的均匀性;3种优化结构中,添加竖直导流板的灰斗结构对改善气流分配均匀性最明显,比原灰斗结构流动均匀性提高了41.41%,而考虑射流偏转添加倾斜导流板或翼板的优化结构与竖直导流板相比流动均匀性无显著变化,灰斗内部射流偏转对流场分布的影响可忽略.     

宣钢旋流顶燃式热风炉传输现象的研究

针对宣钢旋流顶燃式热风炉的燃烧室,建立了气体流动、传热及燃烧的数学模型,通过数值模拟研究了燃烧室的流场、温度场和CO浓度场.结果表明,热风炉燃烧室出口速度和温度分布很不均匀;由于空气过剩系数过低,导致燃烧室出口有6%的CO剩余,火焰贴近燃烧室壁面,严重影响热风炉的寿命.将空气过剩系数增加到1.05后比较发现,燃烧室出口CO质量分数低于1%,火焰分布更加合理,增加燃烧室高度能有效提高燃烧室出口速度和温度的分布均匀性,速度最大差由10m/s降到约2m/s,温度最大差由140℃降到约90℃.     

Kenics型静态混合器性能优化的数值与应用分析

采用计算流体力学方法研究了旋流元件对静态混合器内气相流场分布和混合性能的影响.结果表明:旋流元件的加入有效降低了管路外缘处气流切向速度和径向压强分布,管内流场分布较为均匀,其中以旋流元件数N=6时最为明显;在353K的管壁加热温度下,速度均方根值再次降低,明显提高了管内气相组分的质量分数均匀性.     

蓄热室底部装设射流的研究

本文研究在蓄热室底部后墙设置射流以提高蓄热室内上升气流分布均匀性,对设置射流的影响因素、喷射器出口大小、安装位置及喷射器流量(出口速度)等因素进行了研究,确定出设置射流的最佳方案。     

滚塑烘箱内空气和模具温度分布均匀性的仿真研究

本文为在进气道里装有调整叶片的滚塑烘箱建立了2 种传热模型。一种是烘箱内不包含滚塑模具的无模具模型,目的是从理论上研究烘箱内部空气温度分布的均匀性与叶片转角间的关系;另一种是考虑滚塑模具的大小及转动的有模具模型,目的是从理论上研究模具表面温度分布的均匀性与叶片转角间的关系。结果表明,基于这2种传热模型,通过FLUENT软件对滚塑工艺的加热过程进行了数值仿真,将上、下叶片均设置为水平方向可使得烘箱内部空气的温度分布最均匀,将上、下叶片的转角分别设置为0 °和20 °可使得2 m长模具的表面温度分布最均匀;另外通过该仿真研究,还得到了当上、下叶片均设置为水平方向时模具表面温度分布的均匀性随模具长度的变化规律。     

转炉一次除尘新OG系统高效喷淋塔喷嘴布置方式对喷淋特性的影响

采用离散相模型对新OG系统高效喷淋塔入口段及主体段喷嘴的布置方式进行数值模拟,考察了喷嘴喷射方向和喷淋层数对雾化场气流分布和降温效果的影响。结果表明,喷嘴的喷射方向和塔内的喷淋层数对雾化场的气流分布和降温效果影响较大;喷淋塔入口段采用逆流喷射时,出口截面的速度分布最均匀且降温效果最好;高效喷淋塔的主体段的喷淋层数为5时,塔内烟气的速度流场较均匀,且中心区域的气流速度为2~4 m/s,有助于延长气体与液滴的作用时间;随喷淋层数增加,塔内温度梯度变化增大,水蒸气质量分数分布与温度分布对应,塔内的平均湍动能逐渐增高。     

布置均流装置的烟道烟气三维流场模拟

为优化烟气流场,在尾部烟道设置了均流装置,将烟气视为连续相,采用k-εRNG湍流模型,将飞灰相视为分散相,采用离散相模型,飞灰颗粒与烟气之间进行双向耦合,烟气深度余热回收装置采用多孔介质模型,对烟气两相流场进行了数值模拟.通过烟道内速度、压力分布和速度不均匀系数等对改进后的烟道进行了评价和分析,出口处速度不均匀系数接近1,出口处速度约为2.4m/s,烟道压降为700Pa,表明均流装置使烟气在深度余热回收装置内和出口处分布均匀.     

霍戈文燃烧器阻流板的数值模拟

运用CFD软件CFX对热风炉燃烧器的阻流板情况进行了数值模拟,讨论了设置阻流板的重要性和阻流板位置对煤气出口通道速度场的影响.结果表明,设置阻流板能够在一定程度上均匀速度分配,但阻流板处于中心位置时,煤气出口截面速度的偏析情况仍然较为严重.左移阻流板100mm时,速度均匀度降低,出口截面的最大速度差增大了2m/s.右移100mm时,速度均匀度大大增加,最大速度差由12m/s减小到4m/s,从而提高燃烧效率.     

滑梯形滚塑模具表面温度均匀性的数值研究

采用数值模拟的方法通过Fluent软件对圆筒形滚塑烘箱内滑梯形模具的表面温度分布的均匀性进行了理论研究。利用能量守恒原理得到了烘箱内部空气平均温度的分析解,通过将数值仿真结果与其相比较,证明了传热理论模型和数值计算方法的准确性;分别研究了烘箱的进风温度、进风速度以及烘箱进风口和回风口的周向位置对滑梯形模具表面温度均匀性的影响。结果表明,提高进风温度将使模具表面温度分布的均匀性变差,而增大进风速度可以改善模具表面温度分布的均匀性;让进风口和回风口的周向位置更靠近烘箱上、下半圆筒的水平分界线,也可以改善温度分布的均匀性。     

方形截面循环流化床出口效应的实验研究

在0.27 m(长)×0.27 m(宽)×10 m(高)方形截面循环流化床冷态实验台上,针对三个不同的表观气速(Ug=6.0 m/s,6.8 m/s,7.6 m/s),考察了半弯道光滑出口和T形突变出口两种不同结构对系统颗粒循环流率以及床内颗粒浓度分布的影响.实验得到的系统颗粒循环流率Gs=60 kg/m2s～170 kg/m2s.结果表明:两种出口结构下,系统颗粒最大循环流率都随主床表观气速的增加而增加;半弯道光滑出口结构下得到的最大循环流率大,其对应的最大循环流率分别为136kg/m2s,162 kg/m2s和170 kg/m2s;床内颗粒浓度为底部浓顶部稀的分布,T形出口的约束效应使出口附近产生了一个颗粒增浓的区域.     

天然橡胶干燥气流分布的均匀性研究

借助Fluent软件,建立了不同工况状态、不同胶层厚度和不同流道的天然橡胶干燥模型,模拟了气体的流动状况。根据胶层表面压差和中心面竖向速度的分布情况,分析了相应模型气流分布的均匀性。结果表明：矩形流道模型,胶层表面压差沿流向逐渐增大分布,导致了穿过橡胶层气流分布的不均匀,气流量越大、干燥阶段越往后,气流分布的不均匀性越明显;梯形流道模型,不同胶层厚度的流体分布规律基本一致,在斜面斜率最大时,气流均匀化效果较优;干燥状态一定时,组合模型两段斜面的合理设置,气流分布的均匀性进一步提高;相对整个干燥过程而言,梯形流道⑤模型气流分布的整体均匀化效果比斜面组合②模型的更好。     

AIRFLOW DISTRIBUTIONS IN THE FILLET SPACES OF A TIMBER STACK

An important requirement for producing evenly dried timber (lumber) in a kiln is that the airflow is uniformly distributed throughout the timber stack. The airflow distribution within the timber stack of a semi-scale kiln, which has multiple fans, was investigated to determine the possible causes of any airflow non-uniformity. Airflow measurements along the length of the timber stack illustrated the importance of ensuring that each fan generates the same flowrate, and that end-baffles are placed on either side of the timber stack to reduce bypass around these edges. Airflow measurements down the height of the timber stack demonstrated the effects of a separation zone near the air-inlet face of the stack, which partially reduced the airflow through the upper portion of the stack, and of non-aligned boards, which generated a saw-toothed velocity profile. Once the data had been smoothed to account for these effects, the down-stack velocity profile took on the expected form, with the maximum and minimum velocities at the top and bottom of the stack, respectively. Comparison of the velocity profiles at the air-inlet and outlet faces of the stack indicated a significant redistribution of the flow through the stack. The prediction of a one-dimensional model of airflow in a kiln was shown to be in good agreement with the smoothed experimental data at the air outlet of the stack.     

水力旋流器新型出口挡板结构对分离性能的影响

针对小直径水力旋流器,设计了不同内置挡板式的溢流管和底流管,实验研究了新型出口挡板结构对水力旋流器分离性能的影响。研究结果表明：内置挡板溢流管适用于处理量较大的工况,与传统溢流管相比,分离效率略有降低,但在高流量下其压降的降低幅度可达11.11%,挡板宜采用相对较窄、较短、三块120°间隔设计方式;底流管内置挡板采用十字交叉结构可稳定内旋流,使分离效率最大可提高5.96%;新型内置挡板的溢流口与底流口相耦合,可同时实现提高分离效率和降低压降的目标。此外,在相同情况下,发现溢流管内置挡板可消除水力旋流器内部的“空气柱”,据此推断“空气柱”并非由内部空气形成,而是其内部负压中心形成的某种湍流程度较高的强制旋流涡。     

基于有限元的流道出口胶料速率均匀性分析

胶料熔体在流道出口沿宽度方向上速率的均匀性是保证挤出制品品质的重要因素,在已优化的流道结构基础上研究胶料在流道出口速率均匀性的影响因素。利用Fluent流体动力学软件进行模拟,改变工艺参数,分析速度场、应力场、压力场的分布。结果表明,胎面胶料黏度减小或入口压力增大均会引起流道出口中间的速率偏大;而温度的改变对流道出口速率均匀性影响不明显。     

新型湿法除尘系统内气液两相流动的数值模拟

结合湿法除尘及挡板绕流技术,本文设计开发了一种带有挡板结构的新型湿法除尘系统。为探究该系统内挡板结构诱导产生的涡旋流动特性及其内部离散相运动规律,基于计算流体力学（CFD）方法,文章选用重整规划群（RNG）k-ε湍流模型数值对比了不同挡板参数下的涡旋结构、速度分布及压降情况等气相流场特性。同时利用离散相模型（DPM）分析了不同工况下喷淋液滴的运动轨迹、逃逸率及驻留时间表现。结果表明,集尘区内弓形挡板的设置可诱导产生涡旋流动,不仅能够抑制低速“流动死区”,同时还可不同程度改善喷淋液滴逃逸情况、有效延长其在装置内的驻留时间。综合考虑气相入口速度v、挡板安放角θ及喷淋液滴粒径D_p的影响,文章推导获得了液滴逃逸率的计算公式,可较为准确地预测喷淋液滴的运动情况。     

翅片管换热器内部空气流场的数值模拟与实验研究

空气侧换热是制约翅片管换热器发展的一个主要因素,而风机-换热器单元的内部空气流场分布对空气侧的换热影响显著。本文用数值模拟和实验两种手段对一种"U"型翅片管内部空间的空气流场进行了研究。通过商用软件对该空间进行了三维数值模拟,研究结果给出了整场流速的详细分布。用干冰作为材料,对该空间进行了可视化发烟实验。在不同高度的速度分布上,数值模拟与实验结果吻合较好。结果显示正对风机的速度最大,换热最好。本研究为翅片管的优化提供了数据,为本领域的研究者提供了一个新的思路。     

导流弯管数值模拟分析

以商用软件FLUENT为平台,对带双导流片及折流片的弯管内流体流动进行数值模拟计算,分析弯管内流体的速度云图及出口截面直径方向上的速度变化,据此判断导流措施对弯管流体流动特性的改善效果,计算结果表明:双导流片能较好的调节弯管内的流速,使弯管内及其出口流体流速均处于一较均衡的状态。     

660MW燃煤机组SCR流场模拟优化与喷氨优化运行

以某电厂660 MW亚临界燃煤机组SCR烟气脱硝系统为研究对象,对SCR反应器内烟气流动以及喷氨分布均匀性进行数值模拟研究。通过对比首层催化剂前烟气速度分布及NH_3浓度分布,研究了SCR反应器内均流部件对烟气流场均匀特性的影响,并且在数值模拟的基础上对喷氨方式进行了优化调整研究。研究结果表明:优化调整烟道内均流部件对速度、浓度均匀性有显著改善作用;通过分析流场不均匀性得到的分区喷氨方法能够进一步优化NH_3在烟道中分布;现场试验验证了调节喷氨格栅阀门可降低SCR反应器出口NO_x浓度。本文研究可为燃煤机组SCR系统导流板优化及实际电厂喷氨优化调试提供参考。     

Research on rotary nozzle structure and flow field of the spinneret for centrifugal spinning

High-speed centrifugal spinning is a novel method of fabricating nanofibers by use of centrifugal force field. The neoteric designs and proper structural parameters of spinning nozzle will change the outlet velocity and velocity distribution uniformity of spinning solution, which could affect the quality of nanofibers. Four different spinning nozzles that can be used for high-speed centrifugal spinning are proposed. The flow of spinning solution in the different rotary nozzles is simulated based on the theoretical analysis. It can be found that the curved-tube nozzle is better for high-speed centrifugal spinning comparing with the velocity distribution of spinning solution in the four different spinning nozzles. The influence degree of the structure parameters of the curved-tube nozzle on the solution outlet-velocity is explored by orthogonal test method. The result shows that the curved-tube nozzle with an inlet diameter of 10 mm, conical transition pipe length of 3 mm, nozzle outlet diameter of 0.8 mm, curvature radius of 4 mm, and central angle of curved tube of 30°, can effectively enhance the outlet velocity of spinning solution. Finally, it is proved by centrifugal spinning experiment that the curved-tube nozzle after optimization can improve the morphology and quality of nanofibers.     

直缝式燃烧器W火焰锅炉新型二次风箱特性研究

为解决直流缝隙式燃烧器W火焰锅炉原设计的全通二次风大风箱由于锅炉炉膛宽度宽、风箱截面尺寸大等原因产生的炉膛中部缺风问题,华能上安电厂将4号锅炉原风箱改造为分隔型新型二次风箱。新型二次风箱改造完成后对其特性的试验研究表明,常规冷态通风时拱上、拱下各喷口及各风道区域之间风速偏差较小。单侧送风机运行且联络门关闭时,送风机停运侧各喷口风速明显低于送风机工作一侧,但通过拱上、拱下二次风门的调整,能有效缓解由于单侧送风机运行带来的喷口风速偏差。单侧送风机运行联络门开启的情况下,3个风道区域平均风速的偏差与正常双送风机运行时差别不大。与改造前相反,锅炉运行炉膛出口氧量已呈现中间高两头低的趋势,适当调整二次风箱风门开度后炉膛出口氧量分布趋于均衡,说明改造后的二次风箱风门能有效调节炉内二次风配风进而改变炉膛出口氧量分布。通过二次风箱风门开度的适当调整,能有效降低SCR入口NOx浓度,保证锅炉经济环保运行。