学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

液柱冲击塔内的流场特性研究

作　者: 王明明
导　师: 路春美
学　校: 山东大学
专　业: 热能工程
关键词: 颗粒轨道模型液柱喷射气液两相流湿法脱硫数值模拟
分类号: X701.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 31次
引　用: 1次
阅　读: 论文下载

内容摘要

液柱冲击塔是一种新的湿法脱硫技术,是在液柱空塔的基础上加装了多孔挡板改造而成的,具备液柱空塔和多孔盘吸收塔的双重优点,是一种理想的脱硫装置。液柱冲击塔具有脱硫效率高,性能可靠,适应性强,工艺过程的自动控制水平高,初投资和运行费用较低等特点,非常适用于工业锅炉的烟气脱硫。目前,对液柱冲击塔的研究刚刚起步,仅进行过实验室规模的试验研究。因此,对大型化液柱冲击塔进行研究对以后的工业化应用有很大的意义。本文以FLUENT商业软件为平台,对冲击塔的烟气入口倾角、挡板结构、塔内风速等进行优化模拟,以达到最佳的气液均混效果,为了给大型化液柱冲击塔设计提供理论依据。以液柱冲击塔试验台为物理模型,使用欧拉-拉格朗日法对塔内气液两相流动特性进行数值模拟,研究液柱冲击塔的结构参数和操作参数对气液流场的影响,得出最佳结构参数和运行参数,为液柱冲击塔试验台的搭建提供设计依据。试验台运行结构表明,系统脱硫效率高,气液混合效果较好,详见万小涛的硕士学位论文“碱基工业废弃物用于液柱塔湿法脱硫的试验研究”。研究表明：入口倾角对塔内流动有显著影响,当入口倾角为15°时,塔内的流场与流速分布最佳；多孔挡板对气流有显著的整流效果,综合多孔挡板对流场的整流效果和塔内流速等因素,孔隙率为0.5时,多孔挡板对气流整流效果最优；塔内的最佳气流速度为3m/s。选取某化工厂220t/h锅炉湿法脱硫塔为数值计算的物理模型,使用欧拉-拉格朗日法对塔内气液两相流动特性进行模拟,研究塔内流动分布和压力分布,为化工厂脱硫塔的结构和运行参数进行优化,对冲击塔大型化设计提供理论依据。研究表明：浆液的喷淋对塔内流场整流效果显著,气流分布均匀,在多孔挡板区域形成回流区,加强气液间的混合,延长气流在塔内的停留时间；多孔挡板至浆液液面之间的高度对冲击塔内气液两相分布有显著影响,当多孔挡板与浆液液面距离为冲击塔当量直径的1.56倍时,塔内气液两相分布较为均匀,效果最佳；在冲击塔入口至多孔挡板之间的湍流区内,随着高度的增加,同一高度层上的压力趋向均匀化且呈层状分布,而在多孔挡板至出口,气流的压力无明显变化。

全文目录

摘要  8-9
ABSTRACT  9-11
符号表  11-12
1 绪论  12-22
  1.1 课题的研究背景  12-13
  1.2 脱硫技术综述  13-19
    1.2.1 喷淋空塔的工艺和结构  13-14
    1.2.2 喷淋-多孔托盘吸收塔的工艺和结构  14-16
    1.2.3 液柱塔的工艺和结构  16-18
    1.2.4 液柱冲击塔的工艺和结构  18-19
  1.3 液柱塔湿法脱硫研究和应用现状  19-21
  1.4 课题研究的主要内容  21-22
2 数学模型及计算方法  22-33
  2.1 基本控制方程  22
  2.2 气相湍流运动模型  22-24
  2.3 湍流两相流模型  24-31
    2.3.1 离散相轨道计算的数学模型  25-26
    2.3.2 射流源类型的设定  26-28
    2.3.3 离散相边界条件的设定  28-30
    2.3.4 连续相和离散相耦合计算的过程  30-31
  2.4 数值计算方法  31
  2.5 本章小结  31-33
3 液柱冲击塔结构参数的优化模拟  33-48
  3.1 物理模型  33
  3.2 基本假设  33-34
  3.3 网格划分  34-35
  3.4 初始条件和边界条件  35-36
    3.4.1 入口边界条件  35
    3.4.2 出口边界条件  35
    3.4.3 壁面边界条件  35-36
  3.5 模拟结果与分析  36-47
    3.5.1 入口倾角对气相流场的影响  36-39
    3.5.2 多孔挡板对气相流场的影响  39-43
    3.5.3 塔内风速对塔内流场的影响  43-47
  3.6 本章小结  47-48
4 220t/h湿法液柱冲击塔内部流场数值模拟  48-63
  4.1 物理模型  48
  4.2 多孔挡板位置的确定  48-49
  4.3 网格划分  49
  4.4 初始条件和边界条件  49-51
    4.4.1 入口边界条件  49-50
    4.4.2 出口边界条件  50
    4.4.3 壁面边界条件  50-51
  4.5 模拟结果与分析  51-62
    4.5.1 塔内未喷淋时的流场分析  51-53
    4.5.2 塔内有喷淋时的流场分析  53-56
    4.5.3 塔内离散相流场分析  56-58
    4.5.4 塔内液滴浓度分布  58-60
    4.5.5 塔内阻力特性分析  60-62
  4.6 小结  62-63
5 全文总结和展望  63-65
  5.1 全文总结  63-64
  5.2 建议  64-65
参考文献  65-70
致谢  70-71
学位论文评阅及答辩情况表  71

液柱冲击塔内的流场特性研究

内容摘要

全文目录

相似论文