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(guó)的霧霾問(wèn)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(duì)細(xì)顆粒物脫除效率的低下有很大關(guān)系。過(guò)去對(duì)除霧器的研究中普遍存在研究對(duì)象粒徑較大且忽略了湍流擴(kuò)散對(duì)細(xì)顆粒物運(yùn)動(dòng)影響的問(wèn)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(chǎng)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(duì)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(shuō)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(cè)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(chǎng)中對(duì)霧滴的速度和脈動(dòng)預(yù)測(cè)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(cè)流場(chǎng)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(duì)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(chǎng)特征上看，渦流除霧器中的局部壁面沉積效率與局部流場(chǎng)速度大小和流場(chǎng)方向與壁面的夾角有很大關(guān)系。局部流速較高且流場(chǎng)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(duì)顆粒的運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散影響較大，局部流場(chǎng)速度脈動(dòng)相對(duì)劇烈的擋板有著較高顆粒沉積率。
　　(3)采用了兩種簡(jiǎn)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(duì)粒徑大于12μm的細(xì)顆粒物影響大于對(duì)粒徑小于12μm的細(xì)顆粒物。大尺度的流場(chǎng)渦旋脈動(dòng)在流道開(kāi)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