利用渦流增強(qiáng)除霧的數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、在燃煤電廠中得到廣泛使用的濕法脫硫技術(shù)，會(huì)增加電廠煙氣中的霧滴含量，而這會(huì)最終導(dǎo)致燃煤電廠排放的PM25增多，以及“石膏雨”現(xiàn)象。為了解決這個(gè)問題，燃煤電廠中都裝有除霧器，通過除霧器來減少煙氣中霧滴含量。目前廣泛使用的折流板除霧器對(duì)大粒徑霧滴具有良好的脫除效果，但對(duì)于小粒徑霧滴的脫除效果比較差。為了解決這個(gè)問題，本文嘗試提出一種新型渦流除霧器，通過渦來增加除霧器對(duì)小粒徑霧滴的脫除效果。首先通過數(shù)值模擬的方法對(duì)渦流除霧器和折流板除霧器進(jìn)行

2、了研究，并進(jìn)行了對(duì)比。為了驗(yàn)證數(shù)值模擬的準(zhǔn)確性，搭建了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。最后本文通過數(shù)值模擬研究了板間距、擋板長(zhǎng)度、擋板夾角和缺口長(zhǎng)度對(duì)渦流除霧器性能的影響。本文主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)本文主要采用數(shù)值模擬方法對(duì)渦流除霧器進(jìn)行了研究。對(duì)氣相場(chǎng)和霧滴分別采用歐拉方法和拉格朗日進(jìn)行研究。通過編程來模擬除霧器內(nèi)霧滴的運(yùn)動(dòng)，并且在模擬霧滴運(yùn)動(dòng)時(shí)，考慮霧滴間的碰撞。采用直接模擬模特卡羅法，根據(jù)概率來確定霧滴間是否發(fā)生碰撞，若兩個(gè)霧

3、滴發(fā)生碰撞，則采用硬球模型，不考慮碰撞過程。碰撞后，兩個(gè)霧滴合并為一個(gè)霧滴。在模擬過程中，不考慮二次夾帶，假設(shè)溫度不發(fā)生變化。
　　(2)為了驗(yàn)證數(shù)值模擬的準(zhǔn)確性，本文搭建了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。通過實(shí)驗(yàn)測(cè)量了渦流除霧器和折流板除霧器的總除霧效率和分級(jí)除霧效率，并與模擬結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，對(duì)于渦流除霧器，總除霧效率的數(shù)值模擬結(jié)果比實(shí)驗(yàn)結(jié)果要大，差值為3-4.8％，而對(duì)于折流板除霧器，差值最大為2.8％。整體來看，折流板除霧器的數(shù)值

4、模擬結(jié)果比渦流除霧器的數(shù)值模擬結(jié)果更符合實(shí)驗(yàn)結(jié)果。當(dāng)氣速為3m/s和4m/s時(shí)，實(shí)驗(yàn)得到的渦流除霧器分級(jí)除霧效率也要比模擬結(jié)果要低。整體來看，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與模擬結(jié)果能較好的吻合，驗(yàn)證了模型的準(zhǔn)確性。
　　(3)通過數(shù)值模擬對(duì)渦流除霧器進(jìn)行了研究。由速度云圖和流線圖可以發(fā)現(xiàn)，在擋板后面，都會(huì)存在渦，而且渦流除霧器內(nèi)部的流場(chǎng)很復(fù)雜。由渦流除霧器內(nèi)的霧滴分布圖可知，當(dāng)氣速為5m/s時(shí)，大部分的霧滴會(huì)在除霧器前半段被脫除，只有少量最后能逃逸。

5、為了對(duì)比，也對(duì)折流板除霧器進(jìn)行了研究。由模擬結(jié)果可知，渦流除霧器的總除霧效率和壓降都大于折流板除霧器。將渦流除霧器和折流板除霧器的模擬結(jié)果對(duì)比，可以發(fā)現(xiàn)渦流除霧器對(duì)于小粒徑霧滴的脫除效果要優(yōu)于折流板除霧器對(duì)小粒徑霧滴的脫除效果，如對(duì)于10μm霧滴，渦流除霧器的效率比折流板除霧器高17.8-28.2％。
　　(4)通過數(shù)值模擬研究了板間距、擋板長(zhǎng)度、擋板夾角和缺口長(zhǎng)度等結(jié)構(gòu)因素對(duì)渦流除霧器性能的影響。當(dāng)板間距從35mm降低到25mm

6、時(shí)，渦流除霧器的總除霧效率、壓降和分級(jí)除霧效率都會(huì)增加;當(dāng)擋板與壁面的夾角從46°增加到56°時(shí)，總除霧效率會(huì)增加，而當(dāng)夾角從56°增加到66°時(shí)，總除霧效率的變化幅度不大。而壓降和分級(jí)除霧效率都會(huì)一直隨著夾角的增加而增加;而當(dāng)擋板長(zhǎng)度從15mm增加到21mm時(shí)，渦流除霧器的總除霧效率、壓降和分級(jí)除霧效率都會(huì)提高;當(dāng)流道之間的缺口長(zhǎng)度從8mm增加到12mm時(shí)，渦流除霧器的總除霧效率和壓降都會(huì)有少量的增加，而分級(jí)除霧效率的變化也不是非常大