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湿式电除尘器气液两相流数值模拟和试验研究

作　者: 肖路娟
导　师: 丁志江
学　校: 燕山大学
专　业: 环境工程
关键词: 湿式电除尘器 两相流 计算流体动力学 离散相 气流分布板
分类号: X701.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


本论文采用气液两相流动的数学模型,主要研究了卧置湿式电除尘器的内部气液两相流场。首先分析了湿式电除尘器内部流场中水雾颗粒受力情况,并探讨了各种作用力对颗粒运动的影响程度。其次,采用欧拉法对气体连续相进行数值模拟。为使建立的雷诺时均方程组封闭,引入了标准k ?ε两方程模型。最后,采用拉格朗日喷射流模型对水雾颗粒相运动进行描述。通过数值模拟主要得出以下结果:气流分布板对调节气流分布均匀性有重要作用,通过改变分布板的安装数量和安装位置,使气流分布均匀,本文中装有两块开孔率均为40%的气流分布板,其中一块在喇叭口中间截面,一块在喇叭口与箱体连接处;在本湿式电除尘器中,电场风速大小对其内部的气流均匀性有影响,风速越大,气流分布均匀性越差,最佳电场风速为1.0 m/s;通过试验证明,对不同气流分布板情况下的气流数值模拟方法是正确可靠的,为后续气液两相模拟提供均匀气流;湿式电除尘器运行时喷有水雾,并且水雾对气流速度和运动矢量的影响不可忽略,相比较单相流状态,气液两相模拟结果的气流均匀性较差,所以在模拟中加入水雾颗粒后更能准确真实的反映湿式电除尘器内部气流流场情况;由于水雾颗粒是由离散相的喷射流模型来模拟,所以根据改变喷头参数调节水雾状态,结果表明喷嘴水压为0.4 MPa时,湿式电除尘器内部气液两相运行最佳。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-10
第1章 绪论  10-17
  1.1 研究背景  10-11
  1.2 电除尘器计算流体力学方法的研究现状  11-14
    1.2.1 国外研究现状  12-13
    1.2.2 国内研究现状  13-14
  1.3 主要研究内容和意义  14-15
    1.3.1 研究意义  14
    1.3.2 研究内容及关键问题  14-15
    1.3.3 研究目标  15
  1.4 研究方法  15-17
第2章 湿式电除尘器气液两相流的理论模型  17-33
  2.1 流体运动基本方程  17-18
  2.2 气液两相流模型  18-21
    2.2.1 单颗粒动力学模型  18-19
    2.2.2 颗粒群动力模型  19-20
    2.2.3 雾化模型  20-21
  2.3 水雾颗粒流场中的受力分析  21-23
    2.3.1 惯性力  21
    2.3.2 阻力  21-22
    2.3.3 重力和浮力  22
    2.3.4 压力和梯度力  22
    2.3.5 虚假质量力  22
    2.3.6 Basset 力  22-23
    2.3.7 Magnus 升力  23
    2.3.8 颗粒所受到的静电力  23
  2.4 颗粒的阻力特性  23-25
    2.4.1 单颗粒的阻力  23-24
    2.4.2 颗粒群的阻力  24-25
  2.5 气液两相松弛过程  25-27
    2.5.1 单颗粒的松弛  25-27
    2.5.2 颗粒群的松弛  27
  2.6 颗粒沉降现象  27-30
    2.6.1 球形物体的自由沉降  27-28
    2.6.2 沉降速度的一般解法及其修正  28-29
    2.6.3 干扰沉降  29-30
  2.7 气液控制方程  30-33
    2.7.1 气相控制理论  30-31
    2.7.2 液相运动方程  31-33
第3章 湿式电除尘器气液两相数值模拟的过程及结果  33-52
  3.1 计算流体力学简介  33
  3.2 湿式电除尘器气相数值模拟  33-38
    3.2.1 几何模型  33
    3.2.2 对湿式电除尘器模型的网格划分  33-35
    3.2.3 边界条件  35-38
  3.3 结果与分析  38-51
    3.3.1 气流分布装置对气流分布的影响  38-41
    3.3.2 风速对气体流场的影响  41-43
    3.3.3 喷头位置及喷射参数的设置  43-47
    3.3.4 水雾压力对气流分布的影响  47-49
    3.3.5 模拟结果分析  49-51
  3.4 本章小结  51-52
第4章 湿式电除尘器气流分布试验  52-59
  4.1 试验目的  52
  4.2 试验系统  52-55
    4.2.1 试验装置  52-53
    4.2.2 试验方法  53-55
    4.2.3 试验步骤  55
  4.3 结果与分析  55-58
    4.3.1 无气流分布板试验与模拟结果对比  55-56
    4.3.2 一块气流分布板试验与模拟结果对比  56-57
    4.3.3 两块气流分布板试验与模拟结果对比  57-58
  4.4 本章小结  58-59
结论  59-60
参考文献  60-64
攻读学位期间承担的科研任务与主要成果  64-65
致谢  65-66
作者简介  66

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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 废物处理与综合利用 > 一般性问题 > 废气的处理与利用 > 消烟除尘
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