用数值模拟方法进行脱硫塔的优化设计

基于多相流数值模拟,进行了湿法脱硫喷淋塔的优化设计研究,气相湍流由标准模型描述,喷淋液滴由确定颗粒轨道模型描述,通过对流场和温度场模拟计算得到优化设计结果是烟气入口向下倾斜15°,喷嘴采用高低位布置,在喷雾区加装环形导流分布器,可使脱硫塔流场右侧湍流强度明显增加,左侧烟气贴壁流动有所改善,脱硫塔内流场分布更加合理,塔出口温度低于优化前温度,增加气液传质、传热,提高脱硫效率。     

可调离心式喷嘴喷雾流场的数值模拟研究

建立了可调离心式喷嘴三维CFD(计算流体动力学)模型。应用FLUENT软件对该喷嘴的喷雾流场进行了模拟分析。连续相采用三维可压缩稳态雷诺时均N-S方程,湍流模型采用标准的k-ε模型,通过SIM PLE算法求解压力速度耦合,离散相采用拉格朗日方法追踪颗粒运动轨迹。模拟结果给出了喷嘴喷雾流场随着时间的变化规律、喷嘴压差对喷嘴的雾化性能以及液滴分布特性的影响,得出了不同流量下索太尔平均直径(SMD)和液滴分布指数随着喷嘴压差的变化规律,模拟得到的索太尔平均直径与实验值吻合良好。     

液柱塔内流场和SO2吸收的CFD模拟和优化

为提高湿法烟气脱硫液柱冲击塔的脱硫效率，研究了塔内流场分布情况及其对SO2 .吸收的影响.塔内烟气流场分布的数值模拟以雷诺时均的纳维 斯托克斯方程为基础，采用拉格朗日离散相模型,计算了石灰石浆液液滴的运动轨迹以及气液两相之间的相间作用.分析了液柱冲击塔的烟气流速、液气比以及入口几何结构对塔内流场分布的影响，并研究了流场分布对SO2 吸收的影响. 数值结果表明，浆液的喷淋对于烟气的流动具有整流作用.浆液喷淋量一定时，随烟气流速增大，塔内烟气迹线分布情况趋于均匀.塔内流场的分布可以通过采用倾斜的入口来改善，当入口倾角为4°时，塔内流场分布相对比较均匀.     

高效采集凝固潜热的喷雾冻结实验研究

在常压冻结塔内进行了水经过喷嘴雾化后的冻结实验,研究冷空气入口温度、喷雾水温和成核添加剂对冻结效率和空气温升的影响.结果表明:冷空气入口温度越低,液滴的冻结效率越大,空气温升越高,液滴冻结后的形态越接近干雪,液滴冻结越完全;即使冷空气入口温度为-8℃时,液滴的冻结效率和空气温升已分别达到61.7％和4.95℃,表明常压...     

液态LPG在闪急沸腾下的喷雾可视化研究

文章设计了高压LPG喷雾实验装置,使用高速CCD相机和光学纹影法分别拍摄了不同喷油压力下,直喷发动机用相同喷孔径旋流喷嘴和非旋流喷嘴的液态LPG自由喷雾过程.结果表明:随喷射压力的增加,液态LPG喷雾的贯穿距离增大,而喷雾锥角减小;液态LPG在喷出后会产生闪急沸腾现象,导致LPG的喷雾贯穿距离比汽油喷雾的贯穿距离小一些,而喷雾锥角则大于汽油喷雾锥角;相对于非旋流喷嘴来说,旋流喷嘴燃油雾化效果更好,加速了喷雾的蒸发,有利于混合气的形成.     

双股射流碰撞雾化特征实验

为改善双股射流碰撞雾化器的雾化性能,基于自行搭建的射流碰撞雾化实验台,采用CCD拍摄技术,研究射流速度、碰撞角度、喷嘴出口内径和黏度对雾化特征的影响.结果表明:随着射流韦伯数和碰撞角度的增大,喷雾角增大,液滴的索太尔平均直径(SMD)减小,且液滴分布更加均匀;喷嘴内径较小时形成的液膜厚度较薄,稳定性差,喷雾角较小,在所研究的范围内,液滴的平均直径不受喷嘴内径的影响;液体黏度越大,液膜越稳定不易破碎,液膜尺寸越大,喷雾角越小,液滴的平均粒径越大;在韦伯数较小时,差异明显,而在较高的韦伯数条件下,差距较小.在进行40%浓度甘油溶液雾化实验时,观察到了液膜翻转现象,从碰撞点往下出现连续多个相互垂直的液膜.因此,增大射流速度、碰撞角度,减小液体黏度,有助于改善雾化性能.     

单相/双相压力型喷嘴雾化特性实验研究北大核心

喷嘴是电厂烟气脱硫脱硝设备中的关键组成部分,喷嘴的雾化特性是影响烟气脱硫脱硝效率的主要因素,因此研究不同工作条件下喷嘴的雾化特性对提高反应效率意义很大。分别对单相和双相雾化喷嘴进行试验,测量不同流体压力下,压力与流体流量、雾化角、射程、扇形流量分布之间的关系和液滴的粒径范围,并结合CFB电厂应用喷嘴的实际条件验证了单相喷嘴适用于CFB电厂的烟气深度脱硫反应,气液双相雾化喷嘴适用于烟气的深度脱硝反应。     

单相/双相压力型喷嘴雾化特性实验研究

喷嘴是电厂烟气脱硫脱硝设备中的关键组成部分,喷嘴的雾化特性是影响烟气脱硫脱硝效率的主要因素,因此研究不同工作条件下喷嘴的雾化特性对提高反应效率意义很大。分别对单相和双相雾化喷嘴进行试验,测量不同流体压力下,压力与流体流量、雾化角、射程、扇形流量分布之间的关系和液滴的粒径范围,并结合CFB电厂应用喷嘴的实际条件验证了单相喷嘴适用于CFB电厂的烟气深度脱硫反应,气液双相雾化喷嘴适用于烟气的深度脱硝反应。     

细水雾灭火喷嘴的雾化特性测量

为了改善喷嘴的雾化效果和研究其喷雾过程，对直射式灭火喷嘴进行了加旋芯改进和实验测量.初
步探讨了旋芯式喷嘴的雾化机理，简述了三维相位多普勒粒子测速仪(PDPA)的系统参数、测量原理和测量
过程.施加不同的喷雾压力，分别测量了喷嘴无旋芯和有旋芯时的喷雾锥角并进行比较.在2.5 MPa喷雾压
力时，测量了旋芯式喷嘴喷射的雾滴分别在喷雾中心和边缘处的索太尔雾滴直径(SMD)、轴向速度、径向
速度和切向速度并进行对比.结果表明，与没加旋芯的喷嘴相比，加旋芯的喷嘴有更大的喷雾锥角和更好
的雾化效果，其雾化过程符合稳定性理论规律；在喷雾中心和边缘处，喷雾参数有显著的区别.     

喷嘴流量特性对直接空冷机组喷雾增湿系统冷却效果影响的数值研究

为研究雾化喷嘴的流量特性对喷雾增湿系统冷却效果的影响,对喷嘴采购提供参考,以计算流体力学理论为基础,建立了某600MW直接空冷单元数值计算模型,采用离散相模型对液滴轨迹进行跟踪,以"有效水份额"来衡量喷雾增湿系统的冷却效果,并确立了汽轮机排汽压力计算方法。结合喷嘴在空冷单元内的布置位置,以普通工业实心锥形喷嘴为对象,分别研究了雾化压力、雾化角、流量系数及喷嘴孔径对冷却效果的影响,结果发现雾化压力、流量系数和雾化角对冷却效果有很大的影响,而喷嘴孔径对冷却效果的影响却不大。     

湿式静电除尘器喷嘴特性

为优化湿式静电除尘器清灰特性,研究喷嘴特性.采用相位多普勒粒子分析仪(PDA),研究单喷嘴、双喷嘴同轴侧向撞击及喷嘴与壁面碰撞后的雾化特性,实验数据表明液滴撞壁后形态主要由液滴自身动能、液滴表面张力和黏度决定,由韦伯数描述.距离喷嘴位置越远,喷嘴雾化角越大,索特尔平均粒径(SMD)波动越小,韦伯数分布越均匀,液膜均布性越好.在此基础上,对喷嘴布置方式与液膜均布性关系做进一步分析,得到喷淋管间距越大,喷嘴角度越大,极板上水膜更加均匀,该实验结果与喷嘴特性实验相符.     

异戊烷闪蒸喷雾喷嘴近场雾化与喷嘴内流动特性

当高压液态碳氢燃料由于容器或者管道破口泄露释放到低压环境中,会形成剧烈闪蒸喷雾,闪蒸喷雾是在动力学与非平衡热力学共同作用下一种复杂的破碎雾化形式.文中搭建了易燃易爆介质闪蒸喷雾实验台,研究了不同初始压力和温度作用下异戊烷闪蒸喷雾喷嘴内流动与近场雾化变化规律.研究结果表明,完全闪蒸雾化前,提高喷雾初温可以极大促进闪蒸雾化程度,之后温度变化对闪蒸雾化的影响急剧减弱;相同过热度下,提高喷雾初始压力也增加了闪蒸喷雾锥角和喷雾影响区域.在闪蒸喷雾不稳定阶段,喷嘴内出现多种两相流型并伴随不同闪蒸雾化形态,喷嘴内气相含率与闪蒸喷雾剧烈程度呈现正相关性,但是二者之间存在一定相位差,相位差与喷嘴内汽化起始点距离喷嘴出口距离以及流动速度有关.     

背压差影响下压力旋流式喷嘴喷雾性能的实验研究

为了研究背压差对压力旋流式喷嘴雾化性能的影响规律,实验分析了背压差对压力旋流式喷嘴喷雾形成雾滴的索特尔平均直径(Sauter mean diameter,SMD)、雾滴速度以及喷雾锥角的影响以及SMD、雾滴速度在雾场轴向和径向的分布特性.结果表明:随着背压差的增加,喷雾锥角和雾滴速度随之增大,而SMD不断减小.背压差分别高于0.32、0.30 MPa时,SMD、雾滴速度和喷雾锥角的变化率均小于5%.当背压差为0.30 MPa时,随着轴向距离的增大雾滴速度减小,而SMD呈先增大后减小的变化趋势;SMD和雾滴速度随着径向距离的增大而增加.     

针阀运动和油压波动对燃油喷雾特性的影响

针对一多孔喷油器数值模拟研究了喷嘴内针阀运动和油压波动对燃油在孔内流动过程及孔外雾化过程的影响。研究结果表明,引入油压和针阀升程的变化后,喷雾形貌及贯穿距离和锥角等喷雾特征参数均与实验结果更为吻合;而将油压和针阀升程视作恒定时其喷雾贯穿距离在喷射前期明显偏大,喷雾锥角相对较小。故在柴油机模拟计算过程中要充分考虑喷嘴内油压波动和针阀运动等因素对燃油的孔内流动、雾化、混合、燃烧及有害物生成的影响。     

半干法压力旋流式喷嘴雾化性能数值模拟

对压力旋流式脱硫雾化喷嘴雾化特性进行了数值模拟研究,分析了各因素对雾化液滴粒径的影响,得到了喷嘴下游流场内液滴粒径和速度空间分布.计算结果表明:雾化液滴粒径与雾化压力和喷嘴直径成正比,与雾化介质黏度和表面张力成反比;液滴速度沿轴向方向急剧衰减,在距喷嘴200mm处几乎不发生变化,而在径向方向上呈中心低,边缘高的分布;在破碎和聚合的作用下,液滴粒径沿轴向方向呈先减小、后增加的趋势,大颗粒主要集中在雾炬外围.试验结果与计算值基本吻合.     

闪蒸喷雾的试验研究

采用照相和PDA测量技术研究了水闪蒸喷雾过程中，压力、温度对喷雾特性--雾束形状、液滴平均直径和液滴流速的影响，并通过试验数据的拟合，推测了闪蒸喷雾时液滴平均直径与汽泡生长动力学参数的关系。结果表明：在本试验条件下，闪蒸喷雾雾束形状与压力雾化时有明显的不同；当水温达到饱和温度时，雾束剧烈抖动，极不稳定；当水箱水温小于喷嘴出口处饱和温度时，相同的水箱温度下，喷射压力小时，液滴算术平均直径小，当水箱水温大于喷嘴出口处饱和温度时，则反之。对液滴平均直径D10和D32的试验结果进行拟合，残差最小的是二次多项式，其次是指数函数和幂函数。     

脱酸塔烟气内流特征的数值模拟研究

脱酸塔是吸收烟气中酸性气体的关键装置,其内流特征与脱酸效率密切相关。建立了某脱酸塔物理模型和数学模型,采用数值模拟分析了不同烟气流速、雾化盘转速和喷雾量对内流特征和烟气平均停留时间的影响。结果表明:改变烟气进口速度将改变液气比、速度分布和气液混合程度,并影响烟气回流区的大小和分布;提高雾化盘转速有利于液滴破碎,但对烟气停留时间的影响很小;喷雾可在雾化盘出口附近形成小回流区,有利于脱酸反应的进行,低喷雾量时部分烟气携带吸收剂喷射到塔壁上,增加了塔壁腐蚀的风险;在烟气流速为8 m/s、转速为10 000 r/min、喷雾量为4 kg/s情形下的烟气停留时间适中(26.4s)、流场更均匀,有利于烟气脱酸过程。烟气进口速度是影响烟气在塔内停留时间的主要因素。     

间接蒸发冷却用气水雾化喷嘴特性实验研究

为了提高间接蒸发冷却器换热效率,提出了将气-水雾化喷嘴应用于间接蒸发冷却器改进换热器表面水膜的均匀性,实验研究了扇形两相(气-水)喷嘴在不同空气压力和水压下的特性,测出了不同压力时喷嘴雾化角和气水质量流量值,得出了其变化规律,确定出了最佳的喷雾气水压力比和雾化角等参数.     

湿法电除尘器内喷雾过程雾滴运动特性研究

分析湿法电除尘器作为在处理粉尘时,雾化液滴的运动情况直接影响颗粒物的脱除效率,采用CPFD方法模拟无电离情况下时卧式湿法电除尘器喷雾过程,并与实验台测得压力数据进行对比。分析了液滴运动形态、压力分布、速度分布等,分析表明:模拟所得的压力值与实验数值相吻合,烟气在沿程的喷嘴作用下获取动能不断增加,同时雾化液滴在气流出口位置出现回流,形成雾滴"空白"区域,与实验现象基本吻合,验证了CPFD方法预测雾化液滴运动规律的可行性。     

多级多尺度烟气脱硫液柱塔的性能研究

为了探索液柱塔的最佳脱硫条件,以多级多尺度液柱塔为研究对象,采用压力旋转和扇形喷嘴进行喷射实验,得到液滴直径分布规律,并探索各因素对其脱硫效率的影响。研究结果表明:脱硫效率随着塔内风速、吸收液pH值、SO2入口浓度的增大而降低,随液气比增大而增大。采用不同喷嘴组合可以有效改善脱硫浆液的雾化效果,解决气液接触时间短以及雾沫夹带问题。在液气比1.5 L.m-3、SO2入口质量浓度300 mg.m-3条件下,脱硫效率可以达到96.5%。