烟气余热回收换热器中粉尘沉积特性分析

研究烟气中粉尘颗粒在余热回收换热器中的沉积行为,采用数值模拟的方法分析管式烟气换热器中粉尘颗粒的沉积规律。结果表明:大部分粉尘颗粒沉积在换热管壁面的迎风面以及侧面;粒径较小的粉尘沉积率较小,沉积率并不随着粒径的增大发生明显改变;粒径较大的粉尘颗粒的沉积率较大,沉积率随粒径的增大而增大。     

高温气冷堆蒸气发生器结构内石墨粉尘的运动行为

为研究高温气冷堆石墨粉尘的运动规律,采用数值模拟的方法,分析高温气冷堆一回路蒸气发生器由于特殊的结构特点对石墨粉尘颗粒沉积扩散特性带来的影响。数值模拟结果表明:蒸气发生器的结构特点造成的石墨粉尘沉积主要集中在外套壁面、中心管壁面与第一道换热管的迎风管壁上;在颗粒粒径确定的情况下,其沉积的效率随气流速度的增大而相应增大;在一定的气流进口速度下,颗粒沉积率随颗粒粒径的增大而增大。     

烟气轮机内不同粒径颗粒运动规律的数值研究

基于欧拉-拉格朗日模型,对催化裂化烟气轮机内部气固两相流动特性进行数值研究;采用k-ε湍流模型和离散相模型对不同粒径颗粒在烟气轮机内的运行规律进行模拟。结果表明:烟气流道内气相速度和压力的分布是导致固相颗粒与叶片表面发生碰撞和沉积的主导因素;在动叶压力面内,粒径大于5μm的颗粒更容易与叶片表面发生碰撞,且随着粒径的增大颗粒更倾向于和叶片底部发生碰撞。     

如何防范粉尘爆炸事故的发生

<正>一、粉尘爆炸原因粉尘是指悬浮在空气中的固体颗粒,国际上一般把粒径小于75μm的固体悬浮物定义为粉尘,粉尘和其他物质一样具有一定能量(一般称为表面能),一定质量的粉尘粒径越小,表面积越大,表面能越大,我们通过机械手段(如粉碎机、高速切削)把较大块的物料粉碎时,部分机械能做的功转化成能量储存在被粉碎后的物质颗粒表面,在物理化学中这部分能量被称为"表面吉布斯自由能",由于粉尘具有比整块     

双锥旋流分离器内固-液分离过程的数值模拟

为了进一步认识双锥旋流分离器的固-液分离过程,利用基于计算流体动力学的多相流模型对直径100 mm双锥旋流分离器内粒径为5~50μm的颗粒的分离过程进行数值模拟,比较模拟所得颗粒的分离效率与实验结果的一致性。结果表明:粒径为5μm的颗粒进入内旋流后紧靠空气芯快速上升;粒径为25μm的颗粒进入内旋流后上升速度较慢,且在上升过程中逐渐远离空气芯;粒径为50μm的颗粒偶有进入内旋流的现象,但最终仍从底流排出;颗粒在分离器内的分布规律是,颗粒越小越趋向于分布于整个分离器内,随着粒径的增大,颗粒的分布先后出现浓度偏移及空间偏移,颗粒越大越趋向于分布于壁面附近及锥底部分。     

高温气冷堆蒸汽发生器中粉尘颗粒的重悬浮特性

高温气冷堆的蒸汽发生器是一回路中关键的能量转换单元，也是放射性石墨粉尘沉积的主要场所。为了研究石墨粉尘的重悬浮特性，采用数值模拟方法计算高温气冷堆蒸汽发生器中的流场及换热温度场分布，基于颗粒多层递推模型和Rock’n’roll重悬浮模型建立多层微细颗粒重悬浮模型，结合数值模拟和多层微细颗粒重悬浮模型探讨气流摩擦速度、沉积层数、颗粒大小以及蒸汽发生器不同区域对石墨粉尘重悬浮特性的影响。结果表明：在蒸汽发生器各管段，流体的气流摩擦速度在换热管的迎风点和背风点附近处最小，在靠近内套管侧的点附近和靠近外套管侧的点附近最大；在气流的带动下，发生重悬浮的颗粒比例随颗粒沉积层数的增加而递减；粒径较小的颗粒更不容易发生重悬浮，需要达到一定的速度后才会发生“扬起”,在相同的气流摩擦速度条件下，粒径较大的颗粒起重悬浮率更大；反应堆运行功率越大，发生重悬浮的颗粒越多；相同功率水平下，从过冷段、泡核沸腾段、膜态沸腾段直至过热段发生重悬浮的颗粒比例依次逐渐增多。     

基于计算流体动力学的颗粒磨蚀管道弯头研究

为了探究气-固两相流中颗粒对管道弯头的磨蚀机理,采用计算流体动力学软件对90°弯头进行磨蚀模拟研究。结果表明:颗粒在弯头内的轨迹是先汇聚、后发散的过程,弯头壁面上颗粒汇集程度最大的位置也是磨蚀最严重的地方;随着气流速度与颗粒粒径的改变,最大磨蚀点分布在与x=0坐标面夹角为70~90°的截面之间,并且分布在z=0平面的一侧;最大磨蚀率与颗粒流量成正比;在颗粒质量流量为0.1 kg/s的条件下,当颗粒粒径小于45μm时,气流速度对最大磨蚀率影响不大,当颗粒粒径大于45μm时,最大磨蚀率与气流速度接近二次多项式关系;当气流速度为20 m/s时,粒径介于45~75μm的颗粒的磨蚀率最大,而且颗粒流量越大,这种趋势越明显。     

鼓泡流化床内颗粒旋转速度的实验研究

为了获得鼓泡流化床内颗粒的旋转特性,利用双脉冲激光器与跨帧相机构成的测试系统对冷态鼓泡流化床内颗粒的旋转过程进行研究。结果表明:颗粒粒径越小,旋转速度越大;颗粒的水平分速度增大时,平均转速增大;颗粒的垂直分速度增大时,平均转速呈一定幅度的上下波动趋势;相对于垂直分速度大的颗粒,垂直分速度小的颗粒的转速有一定幅度的减小;在x轴方向上颗粒平均转速的分布趋势为先增大、后减小。     

沙尘在防沙堤附近沉积特性的数值模拟

为研究沙尘在防沙堤附近的沉积特点,基于FLUENT软件,采用标准K-ε湍流模型和DPM模型对沙尘在防沙堤附近的运动轨迹进行数值模拟。结果表明,沙尘的运动轨迹受自身粒径、风速及防沙堤迎风面坡度的综合影响,沙粒粒径越小,风速越大,防沙堤迎风面坡度越缓,沙粒越过防沙堤的能力越强;除风速较低时部分小粒径颗粒沉积在防沙堤后端外,其余情况下沙尘沉积主要发生在防沙堤前端。     

轮毂轴承实验中泥浆管道沉积问题研究

泥浆管道沉积导致泥浆的配比和泥浆中不同粒径颗粒的占比的变化,是影响轮毂轴承泥水实验有效性的重要因素。本文将泥浆颗粒简化为9种不同粒径颗粒,采用欧拉-欧拉模型对实验机管道泥浆输送过程进行多相流数值模拟,提出泥浆沉积量计算方法,研究了管道内泥浆颗粒浓度分布及其颗粒沉积达到稳定状态的时间、流量对泥浆的配比和泥浆中不同粒径颗粒的占比的影响。结果表明,在泥浆管道输送过程中,受重力的作用,泥浆颗粒主要集中于管道底部,在管道横截面上,泥浆颗粒浓度呈梯度变化;不同粒径的泥浆颗粒沉积达到稳定状态的时间接近一致,并随着泥浆流量的增大而有适量的缩短;随着流量增大,泥浆输入管道内的泥浆颗粒沉积量总体呈减少趋势,当流量较大时,减小趋势变缓;大粒径颗粒更易产生沉积,且受流量的影响较大。最后,通过泥浆沉积量实验实测,对数值模拟结果进行了验证。研究成果可以针对影响实验结果有效性的泥浆的配比和泥浆中不同粒径颗粒的占比,以泥浆的流量控制为手段,给出定量控制策略。     

中密度纤维板中生产粉尘的最小点火能

以纤维板生产线中的砂光粉、杨木粉、马尾松粉和香樟粉为对象,研究其不同粒径分布的最小点火能;以粉尘种类和粒径分布为因素进行方差分析。结果表明:随着粉尘粒径的增大,最小点火能逐渐增大;砂光粉尘质量轻、比表面积大且含氮量高,最小点火能明显低于相同粒径的杨木、马尾松和香樟的粉尘;粉尘的粒径分布对木质粉尘最小点火能的影响比较显著,而粉尘种类对最小点火能的影响不显著。     

湍流对气流分级效率影响的研究

以湍流脉动分量服从正态分布的假设为基础,导出湍流对分级效率影响的数学方程。方程数值解表明,湍流度越大对分级效率的影响越大,湍流对所有粒径的颗粒都有影响,但不会导致“鱼钩效应”的产生。     

Al2O3颗粒增强共晶成分铝锰基复合材料冲蚀磨损性能研究

通过对Al2O3颗粒增强Al-2.06%Mn复合材料和Al-2.15%Mn合金在不同磨粒粒径、不同冲蚀速度的冲蚀磨损试验,探索了材料的冲蚀失效规律及其微观破坏机制。结果表明,两种材料在7m/s冲蚀速度下的冲蚀磨损失重率是在3.5m/s冲刷速度下的2～3倍;两种材料的冲蚀磨损失重率随着磨粒粒径的增大先增大后减小,磨粒粒径分布在0.053～0.106mm时两种材料的失重率出现极大值,Al2O3颗粒增强Al-2.06%Mn复合材料的抗冲蚀磨损性能优于Al-2.15%Mn合金。     

物料参数对立式搅拌釜混合性能影响的模拟

为了提高无挡板立式搅拌釜的混合性能,应用自主开发的离散元软件研究颗粒的粒径、密度以及颗粒间的摩擦系数对搅拌釜混合性能的影响,采用接触数法评价颗粒的混合度并结合颗粒的空间合角速度来分析颗粒的混合效果。结果表明：颗粒的粒径对混合性能影响较小,4种不同粒径组合的混合度均在0.25～0.45之间;而2种颗粒的密度差越大,混合度越小,颗粒密度一致时混合度最大;混合度随着颗粒间的摩擦系数的增大先增大后减小,当摩擦系数为0.54时,混合度最大,接近0.5。     

Zeta电位测量中电场对颗粒粒径的影响

为确定电泳光散射法测量纳米颗粒zeta电位过程中电场对颗粒系统性质的影响,实验研究210、360 nm 2种标准颗粒的单分散溶液在通电前、后颗粒粒度的变化;通过测量90°散射角的动态光散射信号,采用自相关技术进行信号分析,用累积法反演计算颗粒的粒径。结果表明,颗粒在小电压的情况下,粒径几乎没有变化;随着电压的增大,平均粒径逐渐增大,说明样品发生团聚;电压越大,颗粒团聚越快。     

开缝翅片管换热器表面积尘与压降特性的实验研究

翅片管换热器表面沉积的粉尘会导致换热器压降增加。本文搭建了换热器积灰可视化实验台,选取开缝翅片管换热器为测试样件,在风速范围为1.0~2.3 m/s,喷粉浓度范围为2.1~10.8 g/m~3的条件下进行实验,研究了换热器表面的粉尘沉积特性及空气侧压降变化。结果表明:粉尘主要沉积在翅片迎风面的前缘开缝处以及换热管的迎风面上;高风速有利于粉尘沉积并增大积灰前后压降增幅,在风速变化范围内,粉尘沉积量最多增加98.4%,积灰前后压降增幅最多增加93.8%;提高喷粉浓度有利于粉尘沉积并增大积灰前后的压降增幅;在喷粉浓度变化范围内,粉尘沉积量最多增加22.8%,积灰前后压降增幅最多增加28.6%;在积灰过程中,空气侧压降比粉尘沉积量更快达到稳定状态。     

超音速火焰喷涂过程中粒子运动特性的数值模拟

热喷涂涂层质量很大程度上是由颗粒沉积时的状态决定,颗粒不仅受到粒径尺寸的影响,还与飞行过程中焰流特性密切相关.本文以JP8000型超音速火焰喷涂系统(HVOF)喷涂过程为研究对象,采用计算流体动力学方法探究不同氧油质量比下焰流行为和计算域内的燃烧特性;分析不同粒径的颗粒在焰流场内的轨迹特性和速度、温度演变规律,依据数值模拟结果优化工艺参数.计算结果表明:氧油比为3时,HVOF系统内焰流温度最高、速度最快,表明氧油充分燃烧;颗粒注入后可能与枪管壁发生碰撞,且其粒径越大,碰撞发生的临界入射速度越小,碰撞后的粒子会二次穿越焰流中心;颗粒粒径越大,受焰流作用时加热、加速越缓慢,在喷枪内到达的最高温度和最大速度越小.     

湍流对气流分级效率影响的研究

以湍流脉动分量服从正态分布的假设为基础，导出湍流分级效率影响的数学方法，方程数值解表明，湍流度越大对分级效率的影响越大，湍流对所有粒径的颗粒都有影响，但不会导致“鱼钩效应”的产生。     

不同流量对催化裂化烟气轮机内部气-固两相流动的影响

基于欧拉-拉格朗日模型,对催化裂化烟气轮机内部气固流动特性进行数值研究;采用可压缩流体的k-ε双方程湍流模型,分析2种入口烟气流量对催化裂化烟气轮机内部流场及颗粒运动的影响。结果表明,随着流量的增大,静叶流道内静压、静温、分子黏度、动叶出口截面的气流速度有增大的趋势,颗粒的运动轨迹呈现向动叶叶片靠近的趋势,颗粒浓度在叶片上的分布呈增大的趋势,颗粒沉积速率较大的区域范围呈扩大的趋势。     

纳米颗粒在人类支气管中沉降率的研究

借助欧拉和拉格朗日方法数值模拟了纳米颗粒在人类支气管中的输运和沉降.在采用有限体积法以及k-w湍流模型求解流场的基础上,通过单向耦合的拉格朗日方法得出了水动力、热泳力和布朗力等综合作用下的纳米颗粒的运动轨迹.研究发现,纳米颗粒的沉降率随粒径的增加而降低;非常小的纳米颗粒(≈1 nm)在支气管的沉积非常高,可以达到50%;粒径为5~10 nm的纳米颗粒的沉积是14%~20%;粒径为10~50 nm的纳米颗粒的沉积曲线变化非常小,只有13%左右.上述结果对于支气管中纳米药物和呼吸道疾病治疗设备的研制有很大价值.