硫磺噴槍數(shù)值模擬及結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究.pdf

1、硫磺噴槍是硫磺制酸工藝的關鍵裝置，直接影響硫酸生產(chǎn)的產(chǎn)量和質(zhì)量。焚硫爐常用的霧化噴槍，霧化效果不理想，且容易結(jié)垢。本文應用CFD數(shù)值模擬技術，針對噴槍內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及焚硫爐系統(tǒng)工藝參數(shù)進行了模擬優(yōu)化研究，主要研究內(nèi)容包括：
　　第一，探討了噴槍數(shù)值模擬方法。基于氣、液兩相流模型，連續(xù)相為液相，離散相為氣相；選用標準k-epsilon湍流模型，采用壓力-速度耦合方程求解；基噴嘴內(nèi)部統(tǒng)一為定常流動，進出口以壓力為邊界條件；外部為非定常流動

2、，選用速度進口，壓力出口為邊界條件；忽略氣液相對運動為均勻兩相流；為簡化計算模型，假設壁面絕熱，選用標準無滑移壁面。
　　第二，基于空氣擾動理論，以噴嘴內(nèi)部流場無渦旋，并有一定的氣穴存在為目標，針對噴槍噴嘴內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行了流場模擬及參數(shù)優(yōu)化。在相同的進出口壓力下，當噴嘴內(nèi)部壓力室軸側(cè)形結(jié)構(gòu)由半圓形變?yōu)橹本€后，噴嘴內(nèi)漩渦消失，氣穴區(qū)域變化不大，其湍流能、壓力較為均勻，有利于噴嘴霧化，同時噴嘴出口流量增加，達到了節(jié)能降耗的目的。在一定的

3、范圍內(nèi)，增加噴嘴入口壓力，可有效提高噴嘴出口速度，有利于提高霧化質(zhì)量，同時噴嘴出口流量也會增加，提高了噴嘴的工作效率。但是當進口壓力增加到一定值后，噴嘴流量不再發(fā)生改變，該壓力為噴嘴的最大工作壓力。以某噴槍的實例參數(shù)，針對改進后的噴嘴結(jié)構(gòu)，當出口壓力為1.1Mpa時，最大工作壓力約為3.0Mpa。
　　第三，針對常用的機械-空氣組合式霧化噴槍結(jié)構(gòu)，對焚硫爐內(nèi)霧化流場進行了模擬。結(jié)果表明，在噴槍四周輸入一定速度的空氣后，噴槍出口附近