余热回收喷淋塔的烟气颗粒物脱除特性研究

喷淋塔喷淋低温水可回收烟气余热和净化烟气。以喷淋塔为研究对象,建立喷淋塔内气-液热质交换、颗粒物异质凝结增长与脱除模型,探究余热回收喷淋塔内烟气颗粒物脱除机理,研究不同工况下颗粒物脱除特性。结果表明：当烟气入口温度50℃、入口相对湿度100%、水气比2 L/m³、喷淋水温20℃、喷淋水滴粒径550μm时,在喷淋塔下半部区域,水滴主要靠热泳与扩散泳捕集亚微米级颗粒物;随着水蒸气在亚微米级颗粒物表面凝结,在喷淋塔上部区域,惯性碰撞为水滴捕集亚微米级颗粒物的主要机制。提高水气比、降低喷淋水温、减小液滴粒径、增大气液两相温差及水汽饱和度均可提高喷淋塔内颗粒物脱除效率,其中水气比为2.5 L/m³,喷淋水温为10～15℃,可实现较好的颗粒物脱除效果。     

蒸汽凝结促进多分散不可溶PM_(2.5)增长的数值模拟

以PM2.5为凝结核,发生蒸汽凝结能够使得PM2.5粒径增加,以利于后续脱除。了解PM2.5的凝结增长规律对于PM2.5的高效脱除有重要意义。为此,基于凝结增长动力学方程,研究等温和绝热系统中多分散不可溶PM2.5的凝结增长过程,探讨蒸汽凝结后颗粒粒径分布随时间、蒸汽饱和度、温度的变化规律,并将等温和绝热系统中颗粒的凝结增长特性进行对比分析。结果表明,过饱和蒸汽能够迅速在PM2.5表面发生凝结,促进颗粒粒径分布向着大粒径、窄分布的方向发展;相同初始温度条件下,提高蒸汽饱和度可以有效促进PM2.5的增长;相同初始含湿量条件下,温度的较小变化就会引起最终颗粒粒径分布发生显著变化,且温度越低,颗粒凝结增长效果越好;与绝热系统相比,相同初始条件下等温系统中凝结增长所需的时间更长,生成的最终颗粒也更大。     

燃煤可吸入颗粒物在磁场中聚并脱除机理

提出了燃煤可吸入颗粒物在均匀磁场中的二元碰撞聚并模型,应用该模型计算了大同烟煤飞灰粒子的聚并系数,在此基础上通过求解聚并动力学方程计算了粒子的聚并脱除效率,并与实验结果进行了对比。数值模拟结果表明,燃煤可吸入颗粒物聚并系数随粒径的增大而增大,粒径差异越大,重力对聚并的加强作用越大;粒径越大,布朗力对聚并的影响越弱;同聚并系数对外磁场强度的变化规律一样,粒子的聚并脱除效率随外磁场的增强而增大,在粒子饱和磁化后,聚并脱除效率达到最大值;延长粒子在磁场中的停留时间以及增大其质量浓度,都可以提高粒子的聚并脱除效率,在质量浓度和停留时间分别为40 g·m-3和1. 2 s时,粒子聚并脱除效率可达44%;数值模拟结果与实验结果相一致。     

不凝结气体对蒸汽喷射器性能影响的数值模拟

以空气作为掺混在蒸汽中的不凝结气体,基于Fluent对蒸汽喷射器内蒸汽和过冷水的直接接触凝结现象进行了CFD数值模拟.研究发现:随着空气质量分数的增加,混合段内的轴向压力升高,凝结冲击的位置向出口方向移动,凝结冲击的强度降低,蒸汽对过冷水的引射作用减弱;蒸汽入口压力增大,混合段和扩压段内的轴向压力降低,对过冷水的引射作用增强.     

凝结式蒸汽干度测量方法与应用

依据能量守恒原理和凝结式蒸汽干度测量原理,研制了凝结式蒸汽干度测量装置,并对该装置进行了测量精度的定量分析,分析结果显示其干度测量精度可达到98％,并得出了提高该装置测量精度的内部测量部件的匹配模式,同时制定了该装置的现场安装方案,现场应用实验表明这一干度测量装置具有在线实时测量的实用性。     

湿蒸汽非平衡凝结流动的热力学特性

水蒸气凝结两相流动呈现高度的非平衡特性。目前,凝结参数都是利用半经验公式得出,很少考虑两相间传热温差以及耦合问题。在湿蒸汽两相流输运方程的基础上,建立了一种准确简单的凝结成核和水滴生长模型,采用具有较好激波捕获效果的高精度二阶TVD格式进行离散,计算了湿蒸汽非平衡凝结流动参数及凝结冲波分布。着重研究了湿蒸汽非平衡凝结流动的热力学特性,讨论了进口压力对凝结特性的影响,归纳了进口过冷度对成核率、水滴数、凝结冲波形态的变化规律。研究表明:进口压力增加,凝结位置逐渐向上游移动;进口过冷度降低,凝结位置向下游移动,达到较高的Mach数后,才会出现凝结成核;进口过冷度越高,非平衡凝结相变产生的湿度越高。凝结冲波出现后,湿蒸汽沿喷管继续高速流动,其流动规律与等熵流动相似。     

水平矩形通道内含不凝气的蒸汽凝结换热

对质量流量为38～132 kg·m^-2·s^-1的蒸汽/氮气混合气在水平矩形通道内的凝结换热过程进行了实验研究,研究了氮气含量、混合气质量流量以及冷水质量流量对蒸汽凝结换热的影响。结果表明：在蒸汽流速较高时,不凝气对蒸汽凝结换热的削弱相对较少--8%的不凝气使汽侧凝结传热系数平均下降了26.4%;蒸汽的凝结传热系数随着混合气质量流量的增加而增加、随着冷水流量的增加而下降;此外,通过研究还发现,沿着混合气流动方向,蒸汽凝结传热系数逐渐减小。     

汽轮机动叶栅顶部通道湿蒸汽超声速凝结流动特性

由于汽轮机内高速凝结流动的复杂性,目前还没有一个得到普遍公认的凝结成核模型,且现有数值模型通常忽略汽液相间滑移。针对叶栅通道内凝结参数分布陡峭、变化敏感的特点,采用既能准确描述可压缩气体跨声速流动又能捕捉参数突跃的双流体数值模型,对汽轮机动叶栅顶部通道内的凝结流动特性进行分析。揭示压比对湿蒸汽非平衡凝结特性的影响,归纳了叶片表面压力、成核率、湿度、水滴数的变化规律。研究表明：各工况压力面的压比计算值与实验数据吻合较好,但吸力面后半段存在一定误差;双流体数值模型适用于过热工况和入口过冷度较小的凝结工况,但当入口过冷度较大时,几乎无法捕捉到凝结激波导致的压力突跃;激波干涉和涡团掺混也会对水滴分布产生较大影响。     

蒸汽凝结促进PM2.5长大的研究现状

蒸汽凝结促进PM2.5长大是一项非常有前景的除尘预处理技术。对蒸汽在颗粒物表面凝结过程中晶胚的形成机理和影响因素、影响液滴的长大因素、蒸汽凝结技术的应用进行了总结分析,指出了该项技术目前的发展现状,并提出了今后的发展方向。     

叶栅通道内湿蒸汽非平衡凝结流动的数值模拟

过冷度是各种凝结现象产生、发展的直接驱动力,叶栅通道内湿蒸汽成核过程通常集中在喉部下游很窄的区域内,水滴数目和水滴半径分布则受到边界层和尾迹影响。针对叶栅通道内跨音速非平衡凝结流动参数分布陡峭、变化敏感的特点,采用具有较好激波捕获效果的高分辨率二阶TVD格式进行离散。利用时间推进法对控制方程进行求解,建立了凝结流动的数值解法,模拟与实验结果相吻合,验证了模型的准确性。研究了叶栅通道内非平衡凝结流动的基本物理现象,讨论了进口过冷度对凝结特性的影响,归纳了叶栅通道内压力、成核率、水滴数、水滴半径、蒸汽湿度的变化规律。研究表明:进口过冷度对非平衡凝结流动特性有重要影响。