沖擊水浴除塵器中含塵氣體穿越液池多相流動(dòng)特性研究.pdf

1、沖擊水浴除塵技術(shù)是濕法除塵工藝中的重要技術(shù)之一,其在煙氣除塵領(lǐng)域和煤氣化爐合成氣洗滌、凈化領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。在沖擊水浴除塵器內(nèi)存在著多相流動(dòng)、分離和熱質(zhì)傳遞等多個(gè)復(fù)雜過程,其相關(guān)的規(guī)律和機(jī)理的認(rèn)識(shí)還不夠全面。因此,本文采用實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬相結(jié)合的研究手段,圍繞沖擊水浴除塵器內(nèi)含塵氣體穿越液池過程所涉及的復(fù)雜多相流動(dòng)特性展開研究,探討其內(nèi)在機(jī)理。本文研究?jī)?nèi)容主要包含以下幾個(gè)方面:
　　設(shè)計(jì)和搭建的沖擊水浴除塵器試驗(yàn)臺(tái),以該試驗(yàn)臺(tái)為背

2、景利用高速攝像機(jī)進(jìn)行可視化測(cè)量的方法對(duì)沖擊水浴除塵器中淹沒氣體射流沖刷行為過程進(jìn)行研究。研究發(fā)現(xiàn),淹沒氣體射流沖刷初始階段沖坑演變過程可分為沖坑形成、沖坑膨脹、沖坑膨脹停滯和沖坑上浮四個(gè)階段。在沖坑膨脹停滯階段,沖坑呈近似球形。提取整個(gè)沖刷過程中沖坑深度信息,我們發(fā)現(xiàn)沖坑深度隨時(shí)間的變化呈現(xiàn)上升形成波峰,再下降形成波谷的周期性波動(dòng)過程,變化曲線呈多峰分布。對(duì)液池中的懸浮液進(jìn)行取樣,獲得不同工況下的軸向固含率分布信息。研究發(fā)現(xiàn):粒徑較小的

3、顆粒更容易在液池內(nèi)懸浮;粒徑較大時(shí)顆粒在液池內(nèi)的沉降速度受氣相速度的影響較為明顯;粒徑較大或較小時(shí),顆粒都不易在液面停留,粒徑中等時(shí)顆粒更容易在液面停留;氣相沖擊液池速度較大時(shí),液相對(duì)氣相的作用也較大,顆粒受到的負(fù)壓力梯度力較大,不易在液體中運(yùn)動(dòng)。
　　建立沖擊水浴除塵器氣液兩相流數(shù)學(xué)模型,成功重現(xiàn)淹沒氣體射流沖坑演變過程。對(duì)沖坑膨脹停滯階段沖坑特征形態(tài)進(jìn)行了分析研究,發(fā)現(xiàn)沖坑膨脹停滯階段沖坑特征深度和特征半徑隨氣體入口速度的增加

4、呈s型曲線增加,下降管淹沒深度越大,s型增長(zhǎng)特征越明顯。氣體穿越液池過程,氣相運(yùn)動(dòng)經(jīng)過一個(gè)反折再反折的過程,氣相最后貼著下降管壁上升,故靠近下降管處氣含率較大。氣相會(huì)在沖坑內(nèi)形成一個(gè)漩渦,故沖坑內(nèi)部會(huì)形成一個(gè)紊流核心區(qū),該區(qū)域的存在不利于塵粒的分離捕集。
　　建立歐拉-歐拉數(shù)學(xué)模型對(duì)沖擊水浴除塵器氣液固三相流動(dòng)行為進(jìn)行數(shù)值模擬。模擬結(jié)果所揭示的物理現(xiàn)象與實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致,證明了數(shù)學(xué)模型具有可行性。研究發(fā)現(xiàn),顆粒剛沖出下降管時(shí),顆粒相會(huì)