除霧器內(nèi)細(xì)顆粒物湍流擴(kuò)散規(guī)律研究.pdf

1、目前，我國的霧霾問題日益突出，其產(chǎn)生的原因與燃煤電廠中濕法脫硫除霧設(shè)備對細(xì)顆粒物脫除效率的低下有很大關(guān)系。過去對除霧器的研究中普遍存在研究對象粒徑較大且忽略了湍流擴(kuò)散對細(xì)顆粒物運(yùn)動(dòng)影響的問題。為了探尋細(xì)顆粒物在除霧器中的湍流擴(kuò)散規(guī)律，旨在為除霧器提高細(xì)顆粒物脫除效率提供改進(jìn)思路，本文基于數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法，分析了不同除霧器結(jié)構(gòu)中細(xì)顆粒物在湍流場中的運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散和沉積規(guī)律，其中主要包括以下內(nèi)容:
　　(1)針對帶勾折流板除霧器建

2、立了數(shù)學(xué)模型，采用不同顆粒湍流擴(kuò)散模型以及大渦模擬(LES模型)的方法，計(jì)算了15μm以下粒徑的霧滴在帶勾折流板除霧器的中的運(yùn)動(dòng)。說明了考慮湍流擴(kuò)散的影響的必要性。同時(shí)，采用CRW和DRW模型預(yù)測霧滴在除霧器中的湍流擴(kuò)散，可以有效的提高小粒徑的霧滴(＜10μm)的脫除效率計(jì)算的準(zhǔn)確度。兩種隨機(jī)軌道模型在局部均勻的小尺度湍流脈動(dòng)流場中對霧滴的速度和脈動(dòng)預(yù)測較為準(zhǔn)確，而在大尺度的湍流渦旋中其結(jié)果并不理想。采用大渦模擬可以有效地預(yù)測流場的脈動(dòng)

3、和渦旋分布，其計(jì)算得出的脫除效率與實(shí)驗(yàn)值偏差很小。
　　(2)選取渦流除霧器為物理模型，搭建了渦流除霧器細(xì)顆粒物沉積分布實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。使用顯微設(shè)備得到了渦流除霧器不同入口氣速條件下，不同壁面位置捕集的細(xì)顆粒物粒徑分布和單位面積分布密度，結(jié)合數(shù)值模擬對渦流除霧器中的各擋板的細(xì)顆粒物沉積規(guī)律進(jìn)行了分析和總結(jié)。從不同擋板位置上看，渦流除霧器壁面沉積的細(xì)顆粒物中粒徑較大的顆粒(＞12μm)更多沉積在流道位置靠前的擋板上，而粒徑較小的顆粒(＜1

4、2μm)則更多分布在位置靠后的擋板上。從流場特征上看，渦流除霧器中的局部壁面沉積效率與局部流場速度大小和流場方向與壁面的夾角有很大關(guān)系。局部流速較高且流場方向與擋板夾角較大的的擋板有著較高的顆粒沉積率。同時(shí)湍流脈動(dòng)的強(qiáng)度對顆粒的運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散影響較大，局部流場速度脈動(dòng)相對劇烈的擋板有著較高顆粒沉積率。
　　(3)采用了兩種簡化的物理模型研究了除霧器中顆粒流壁面沉積受到的影響因素，包括流速，主流方向與壁面的夾角，以及湍流尺度與強(qiáng)度等。結(jié)果

5、表明細(xì)顆粒物整體壁面沉積率與流速和流速方向與壁面的夾角均呈正相關(guān)關(guān)系。其中提高流速對粒徑大于12μm的細(xì)顆粒物影響大于對粒徑小于12μm的細(xì)顆粒物。大尺度的流場渦旋脈動(dòng)在流道開闊的位置可以顯著提高顆粒流的彌散范圍，使顆粒流在壁面的沉積率下降。而在較為狹窄的除霧器通道內(nèi)則相反，較高強(qiáng)度的大尺度渦旋使細(xì)顆粒物在兩側(cè)壁面的沉積率增大，10mm流道間距模型的沉積效率受湍流強(qiáng)度的增幅效應(yīng)大于30mm流道間距的模型，其中當(dāng)脈動(dòng)強(qiáng)度較高時(shí)，不同粒徑顆