拐形流道内烟气和水雾间热交换及分离的研究.pdfVIP

中国工程热物理学会 编号：993065 传热传质学学术会议 拐形流道内烟气与水雾间热交换及分离的研究 徐君岭 卢万成施建伟 (上海交通大学动力与能源工程学院工程热物理研究所，上海200030) 摘要本文在冷态的基础上…，就单拐形分离器内气水间热交换及分离问题进行理论 研究与数值计算。在计算中，采用贴体坐标的办法处理整个流动区域。对分离器内空 气单相传热与流动，采用】(一s湍流模型，使用有限差分方法计算流道内流场分布； 两相流动采用两相分离流模型．即：气相采用Euler方法描述，水滴相采用随机采样 分离流模型，由Lagrange方法求解，并忽略水滴相流动对气相流场的影响。计算给 出了在多种工况下水滴相的运动轨迹，分离效率以及速度分布等参数。计算结果与经 验数据基本一致。 关键词：两相流动．烟气与水雾相互作用 Flow．TnfPIactionbetweenflue mist Keywords：Tlv”phase gas也water 1．概述 实践证明，喷雾分离法是一种行之有效的烟气脱硫方法。较高的分离效率与尽可 能低的压力损失率对系统的性能至关重要oH“，而这些眭能同入口宽度、拐道长度、 拐道的倾斜角度、气流状态、气水相间热交换程度等因素密切相关。除了实验，计算 机数值模拟与分析对指导分离器的设计也有重要的意义。 对于本文所要求解的稀疏相气液两相流问题，大致有两类不同的理论模型【4：，即： (1)当地均相流模型(LHF)。 (2)分离流模型(SF)。 LHF模型假定相间的传输率与整个流场的发展速度相比要陕得多，这暗示所有的相都有相 同的速度与温度，相平衡在流场的每一点都存在，即流动处于当地的机械与热平衡。而sF模 型则考虑了相间的热交换与动量交换。本论文所采用随机采样分离流模型瓯(SSF)：在SF模型 的基础E，还考虑了连续相的湍流脉动对粒子运动特性的影响，离散相被分成具有统计学意义 + 的若干样本，用La口ange方法求解。 2．数学模型 本文采用SSF模型求解水淌相的运动方程．采用K—e湍流模型求解纯气相单相流动问 题：…。其数学方程为： 7I——40 筹c删+号c州，=妄cr》参旷争只∞ 其中各变量的含义同文献“I- 在实际连续相的求解过程中，采用修正的单相流动模型，对于稳态流动，两相的质量不发 生变化，故连续相的质量守恒方程不发生变化，然而由于粒子与旋涡的作用，连续相的动量发 生了变化，在其动量守恒方程中产生一附加源项，其表达式为： S，。=∑，m，(z瑶 S。=∑_朋，(V： 其中：ni表示第f群粒子的数目，Ⅲ口。则为该粒子的质量。 在整个求解过程中，由亍水滴相所占的体积份额较小．所以忽略其对整个计算的影响：求 解水滴相所采用的SSF模型．忽略了周围粒子以及粒子相互间碰撞的影响：当地周围连续相流 体的参数取为瞬时值．求解粒子的位置与速度的表达式为： c拙。： 百17pi (4) 鲁=c冶坤r 其中：d口表示粒径，L-，表示第1群粒子周围连续柜的瞬时速度，tt。，为相应粒子的瞬时速 度粒子的标准阻力系数： 吒一0刊 Re≥1000 C．：竺(1+Re二?jb)，Re1000 对于气水相间的热交换司题，圉于水．毒相温发柜列于气相较眠，故忽略期目射影响，仅 考恿对流传热。求解粒子的温度表达