折板除霧器數(shù)值模擬

1、摘要：利用流體力學(xué)計算方法和商用模擬軟件，對濕法煙氣脫硫中折板型除霧器內(nèi)氣液兩相流流場進行數(shù)值實驗，得到了不同結(jié)構(gòu)下煙氣的流動規(guī)律和液滴運動軌跡。通過調(diào)節(jié)參數(shù)，計算了多種除霧器結(jié)構(gòu)（除霧器板間距，除霧器轉(zhuǎn)折角）和工況（氣體流速，液滴直徑）下的除霧器分離效率；分析了各參數(shù)對除霧器分離效率的影響，得出了一般情況下除霧器分離規(guī)律。在此基礎(chǔ)上提出了高效除霧器的葉片結(jié)構(gòu)參數(shù)，可望應(yīng)用于濕式煙氣脫硫系統(tǒng)除霧器的設(shè)計。關(guān)鍵詞：除霧器；數(shù)值模擬；濕法煙氣脫硫；分離效率ABSTRACT：Experimental study on flue gas desulfurization .The computation

2、al fluid dynamics (CFD) method was used to simulate numerically the two phase flow of gas and liquid in demister with serrated baffles in wet flue gas desulfurization (WFGD) system. By calculating the separation efficiencies of various demisters with different structural parameters (plate spacing an

3、d turning angle) and varying operational parameters (gas flow rate and droplet size), their effect on efficiency has been analyzed, and herewith a general rule for separation efficiency obtained, also an efficient combination of parameters on structure of the demister is suggested, directly applicab

4、le for designing demisters in WFGD.Keywords: demister; numerical simulations; wet flue gas desulfurization; numerical calculation1 前 言濕式煙氣脫硫工藝是目前世界上應(yīng)用最廣泛、技術(shù)最成熟的濕法煙氣脫硫技術(shù)1-2。濕法煙氣脫硫塔除霧器是濕法脫硫設(shè)備的必須配置的設(shè)備，設(shè)在煙氣出口處，以保證脫硫塔出口處氣流不夾帶液滴。否則，酸性液滴會玷污熱交換器、煙道和風(fēng)機等，并在煙囪出口產(chǎn)生白色煙霧。它的主要工作原理是通過彎曲通道分離氣流中的夾帶液滴。由于除霧器內(nèi)的流動狀態(tài)非常復(fù)雜，

5、其分離效率受氣流速度、除霧器結(jié)構(gòu)、液滴直徑等多種因素的影響。雖然通過實驗可粗略測量除霧器的分離效率，但很難以此確定最佳的結(jié)構(gòu)參數(shù)，即系統(tǒng)壓降要小，除霧器效率要高的彎曲通道幾何尺寸。為弄清流體經(jīng)過這些復(fù)雜流道處的流動本質(zhì)，以便提高分離效率，對流場進行數(shù)值分析是必要的。目前，國內(nèi)外對除霧器的研究不多，其中對除霧器流場進行模擬的很少，進行雙通道模擬的更是少見。對除霧器有指導(dǎo)性的作用的理論分析也不夠深入。對除霧器的模擬實驗也不夠細致。我國的除霧器研究水平還不是很高，在優(yōu)化設(shè)計的理論方面與發(fā)達國家相比還存在一定的差距，在除霧器的制造方面也缺少有力的理論支持。為了對除霧器進行優(yōu)化設(shè)計，加速這一關(guān)鍵技術(shù)的國

6、產(chǎn)化，本研究對除霧器的流場進行模擬實驗，為理論計算，設(shè)計優(yōu)化除霧器的效率打下堅實的基礎(chǔ)。2折板除霧器內(nèi)流場的數(shù)值計算方法2.1 簡化與假設(shè)含液滴氣流在彎曲通道中的流動是一種三維、非定常、可壓縮粘性流體的流動過程3-4。但是由于存在計算機的內(nèi)存量和計算時間的合理性等問題，完全模擬出除霧器內(nèi)部的流場是不可能的。所以，我們在誤差范圍允許范圍內(nèi)根據(jù)實際情況對模型作了適當簡化：1.由于進入除霧器內(nèi)彎曲通道內(nèi)的氣流速度較小，故可把這種氣體視為不可壓縮氣體5來處理；2.由于彎曲通道的高度與寬度之比很大，故可以簡化流場為二維平面流場；3.考慮到理想狀況下，氣體流動各參數(shù)與時間無關(guān)，因而氣流流動可視為定常流動；

7、4.氣體處于旺盛紊流區(qū)，紊流區(qū)各向同性。5.由于液滴顆粒很小，所以計算中可以當作球來處理6；6.對于給定直徑的液滴，假定其在運動中保持直徑不變，不考慮蒸發(fā)、摩擦、聚合、撕裂、及熱效應(yīng)的影響；7.液滴碰到流道壁面后即可認為被捕捉，而不考慮反彈及壁面水膜撕裂的影響；2.2 湍流基本方程組實際工程應(yīng)用的水力旋流器一般工作在湍流去，因此描述其行為的模擬必然會涉及到湍流方程。湍流的基本方程組包括：連續(xù)性方程、Navier-Stokes方程、雷諾應(yīng)力方程、湍動能方程和湍動能散率方程。對于不可壓縮流體：連續(xù)性方程 動量方程 式中：為未知雷諾應(yīng)力；i，j=1，2，3； 由于動量中中出現(xiàn)了新的脈動速度的二階關(guān)聯(lián)

8、項，即雷諾應(yīng)力項，致使它與連續(xù)性方程不能封閉，應(yīng)選擇適當?shù)耐牧髂Ｐ蛠韺?項進行模擬，以使方程組封閉。2.3 湍流模型目前可用于工程實際的模擬方法，仍是從Reynolds時均化方程出發(fā)的模擬方法，這就是常說的“湍流模型7”，其基本出發(fā)點是利用某些假設(shè)，將Reynolds時均化方程中的高階湍流脈動關(guān)聯(lián)項用低階關(guān)聯(lián)項或時均量來表達，從而使Reynolds時均化方程組封閉可求解。目前工程上所采用的湍流模型基本上是圍繞著雷諾應(yīng)力如何模擬而展開的。從查閱到的文獻來看，對水力旋流器的模擬，使用較多的模型是標準模型，RNG 模型和RSM模型。RNG模型相對于標準模型有所改進，但這種改進主要體現(xiàn)在模型系數(shù)及耗散

9、附加項等方面，對各向同性的流體并不能提高精度。雷諾應(yīng)力模型雖然精度提高，但是存在內(nèi)存耗量大，計算速度慢的缺點，對各向同性流體的模擬精度與標準模型相比也相差不大。因此，本文的研究將采用基于各向同性的標準模型。2.4.求解方法的確定將控制方程組離散變?yōu)榇鷶?shù)方程后，接下來就是求解8,9的問題了。但是除了一些簡單問題外，所生成的離散方程并不能直接求解，還必須對離散方程進行某種調(diào)整。折板型除霧器為定常、各向同性的流動。針對折板除霧器的流場，一般采用SIMPLE、SIMPLER、SIMPLEC等系列壓力-速度修正算法求解。FLUENT軟件提供了SIMPLE、SIMPLEC和PISO三種處理壓力-速度耦合關(guān)

10、系的算法。SIMPLEC是SIMPLE的改進算法，意為協(xié)調(diào)一致的SIMPLE算法，在該算法中可不再對壓力修正值進行欠松弛處理。PISO一般用于求解非穩(wěn)態(tài)問題，而且對于對于動量方程與其他標量場強烈耦合的穩(wěn)態(tài)問題，用PISO方法很不容易收斂。因此，結(jié)合前人經(jīng)驗，本文的研究采用SIMPLE算法。2.5 邊界條件連續(xù)項：介質(zhì)采用密度為1.1Kg/m3、動力黏度為1.9545610-5Ns/m2的空氣10。進口條件：進口煙氣在截面均勻分布。出口條件：充分發(fā)展的自然流動出口。壁面條件：無滑移，絕熱。離散項11：介質(zhì)為脫硫循環(huán)漿液，這里用水代替，密度為1.2103kg/m3。進口條件：進口液滴在截面上均勻分

11、布。出口條件：液滴離開出口即認為逃逸。壁面條件：液滴接觸壁面即認為捕捉，不考慮二次夾帶。2.6小結(jié)本節(jié)針對折板除霧器內(nèi)流場，最終確定其內(nèi)流場的數(shù)值計算方法，包括湍流模型標準模型的選擇，SIMPLE算法的確定以及邊界條件的假設(shè)11。本文的模擬研究都將以本章所確定的數(shù)值計算方法來進行。3單通道折板除霧器數(shù)值模擬3.1 液滴運動軌跡在除霧器轉(zhuǎn)折角為135° 12，氣流速度為4m/s13的條件下通過Fluent軟件模擬計算不同直徑液滴的運動軌跡，圖1中給出30um顆粒的運動軌跡。圖1 30um液滴的運動軌跡3.2不同參數(shù)下的除霧器除霧效率（1）板間距對除霧效率的影響在除霧器轉(zhuǎn)折角為135&#

12、176;，氣流速度為4m/s的條件下計算不同直徑顆粒的分離效率與除霧器板間距的關(guān)系。通過Fluent軟件模擬得到的結(jié)果作圖，得到不同板間距條件下不同直徑顆粒的效率圖圖2。圖2 不同直徑顆粒分離效率與板間距的關(guān)系由圖2中可以看出：對于大粒徑顆粒，分離效率隨板間距增加而迅速減??；對于小粒徑顆粒，分離效率隨板間距增加而緩慢減小。連續(xù)相在背風(fēng)面和拐角處形成的回流區(qū)域?qū)T性分離器的分離效率有著重要的意義，回流區(qū)域越大，造成霧滴的實際通道減小，此時降低除霧器板間距將大幅度提高分離效率。（2）轉(zhuǎn)折角對除霧效率的影響在除霧器板間距為20mm，氣流速度為4m/s的條件下計算不同直徑顆粒的分離效率與除霧器轉(zhuǎn)折角的

13、關(guān)系。通過Fluent軟件模擬得到數(shù)據(jù)作圖，得到不同轉(zhuǎn)折角條件下不同直徑顆粒的效率圖圖3。由圖3中可以看出：轉(zhuǎn)折角對除霧器分離效率的影響較大。大粒徑的液滴分離效率隨轉(zhuǎn)折角的增大而迅速減小，小粒徑的液滴分離效率隨轉(zhuǎn)折角增加而緩慢減小，這是因為液滴偏轉(zhuǎn)是受到離心力的作用。所以當轉(zhuǎn)折角減小時，離心力線性增大，除霧器的分離效率也隨之增加，并且顆粒越大，慣性力越大，分離現(xiàn)象越顯著。同時，顆粒在離心力作用下由內(nèi)彎側(cè)向外彎側(cè)聚集，粒度外彎側(cè)較大，內(nèi)彎側(cè)較小。圖3不同直徑顆粒分離效率與轉(zhuǎn)折角的關(guān)系（3）氣流速度對除霧效率的影響在除霧器板間距為20mm，轉(zhuǎn)折角為135°的條件下計算不同直徑顆粒的分離效

14、率與氣流速度的關(guān)系。通過Fluent軟件模擬得到數(shù)據(jù)作圖，得到不同氣流速度條件下不同直徑顆粒的效率圖。圖4不同直徑顆粒分離效率與氣速的關(guān)系由圖4中可以看出：分離效率隨著氣流速度的增加而迅速增加。這里可以理解為氣速的增加使得離心力隨之增大，從顆粒動力學(xué)角度分析，離心力與速度的三次方成正比因而產(chǎn)生更大的慣性力，導(dǎo)致液滴迅速變向撞擊折板。液滴撞擊折板，從而達到除霧的效果，因此氣流速度越大除霧效率越高。（4） 液滴直徑對除霧效率的影響由圖2，3，4中可以明顯的看出分離效率隨霧滴直徑的增加而迅速增加。這里可以解釋為霧滴直徑的增加使得離心力隨之增大，從顆粒動力學(xué)角度分析，離心力與粒徑的三次方成正比，阻力計

15、算式中粒徑二次方出現(xiàn)，而且較小粒徑往往對應(yīng)于較小顆粒雷諾數(shù)，相應(yīng)的阻力系數(shù)較大；因此粒徑越小，離心力相對于阻力的作用越弱，顆粒越難以分離。3.3小結(jié)由前面的實驗結(jié)果可知除霧器轉(zhuǎn)折角，氣流速度，液滴直徑對除霧器的分離效率有很大的影響。當板間距過小時，湍流度過大，使得正常的流通面積減小，這就造成了阻力的大大增加，會有明顯的二次夾帶，最佳的板間距應(yīng)該在20mm左右。速度過大時也會出現(xiàn)二次夾帶及阻力迅速增加的問題，最佳速度應(yīng)該在34.5m/s之間選取。這都是單通道的情況，下章將會研究雙通道除霧器的除霧效率，并在單通道除霧器分離效率研究的基礎(chǔ)上，去尋找最佳結(jié)構(gòu)參數(shù)和工況參數(shù)。4 雙通道折板除霧器數(shù)值模擬

16、4.1引言第3節(jié)中探究了不同結(jié)構(gòu)參數(shù)和工況參數(shù)對除霧器分離效率的影響，在這一章中將在單通道除霧器實驗的基礎(chǔ)上研究結(jié)構(gòu)參數(shù)和工況參數(shù)對雙通道除霧器分離效率的影響。以第3節(jié)的實驗結(jié)果為基礎(chǔ)，在這里板間距選取15mm，20mm，25mm；轉(zhuǎn)折角選取95°，115°，135°，155°；速度選取3m/s，3.5m/s，4m/s，4.5m/s；顆粒直徑選取10um，20um，30um，40um，50um，70um，100um。進行多組模擬實驗，研究不同結(jié)構(gòu)，工況參數(shù)下雙通道除霧器的分離效，一步步尋找最優(yōu)結(jié)構(gòu)及工況參數(shù)。4.2結(jié)構(gòu)相同的雙通道除霧器數(shù)值模擬（1） 液

17、滴運動軌跡在除霧器板間距為20mm，轉(zhuǎn)折角為135°，氣流速度為4m/s的條件下，通過Fluent軟件計算不同直徑顆粒運動軌跡，圖5-1中為30um液滴的運動軌跡。圖5 30um液滴的運動軌跡（2） 轉(zhuǎn)折角95°結(jié)構(gòu)下的除霧效率1）在除霧器板間距為15mm，轉(zhuǎn)折角為95°的條件下，計算不同直徑顆粒的分離效率與氣流速度的關(guān)系。通過Fluent軟件模擬得到數(shù)據(jù)作圖，得到不同氣流速度條件下不同直徑顆粒的效率圖。這種結(jié)構(gòu)參數(shù)下，除了10um的液滴，對其它所有的顆粒都達到了100%的除去效率。但是這就結(jié)構(gòu)的阻力大，氣流速度已經(jīng)對除霧效率沒多少影響，二次夾帶明顯，所以不是理想

18、的雙通道除霧器結(jié)構(gòu)。圖6不同直徑顆粒分離效率與氣速的關(guān)系2)在除霧器板間距為20mm，轉(zhuǎn)折角為95°的條件下，計算不同直徑顆粒的分離效率與氣流速度的關(guān)系。通過Fluent軟件模擬得到數(shù)據(jù)作圖，得到不同氣流速度條件下不同直徑顆粒的效率圖7。圖7不同直徑顆粒分離效率與氣速的關(guān)系這種結(jié)構(gòu)參數(shù)下，除了10um的液滴，對其它所有的顆粒幾乎都達到了100%的除去效率。但是這就結(jié)構(gòu)的阻力大，氣流速度已經(jīng)對除霧效率沒多少影響，二次夾帶明顯，所以不是理想的雙通道除霧器結(jié)構(gòu)。3)在除霧器板間距為25mm，轉(zhuǎn)折角為95°的條件下，計算不同直徑顆粒的分離效率與氣流速度的關(guān)系。通過Fluent軟件模

19、擬得到數(shù)據(jù)作圖，得到不同氣流速度條件下不同直徑顆粒的效率圖8。圖8不同直徑顆粒分離效率與氣速的關(guān)系這種結(jié)構(gòu)參數(shù)下，除了10um，20um的液滴，對其它所有的顆粒都達到了100%的除去效率。但是這就結(jié)構(gòu)的阻力大，氣流速度對除霧效率影響不大，二次夾帶明顯，所以不是理想的雙通道除霧器結(jié)構(gòu)。（3） 轉(zhuǎn)折角115°結(jié)構(gòu)下的除霧效率1)在除霧器板間距為15mm，轉(zhuǎn)折角為115°的條件下，計算不同直徑顆粒的分離效率與氣流速度的關(guān)系。通過Fluent軟件模擬得到數(shù)據(jù)作圖，得到不同氣流速度條件下不同直徑顆粒效率圖9。圖9不同直徑顆粒分離效率與氣速的關(guān)系這種結(jié)構(gòu)參數(shù)下，除了10um，20um的

20、液滴，對其它所有的顆粒都達到了100%的除去效率。但是這種結(jié)構(gòu)跟轉(zhuǎn)折角95°的結(jié)構(gòu)一樣，效率夠高，但是阻力太大，速度的影響也不夠明顯，也不是理想的除霧器結(jié)構(gòu)。2)在除霧器板間距為20mm，轉(zhuǎn)折角為115°的條件下，計算不同直徑顆粒的分離效率與氣流速度的關(guān)系。通過Fluent軟件模擬得到數(shù)據(jù)作圖，得到不同氣流速度條件下不同直徑顆粒的效率圖10。圖10不同直徑顆粒分離效率與氣速的關(guān)系這種結(jié)構(gòu)參數(shù)下，除了10um，20um的液滴，對其它所有的顆粒幾乎達到了100%的除去效率。但是這種結(jié)構(gòu)跟轉(zhuǎn)折角95°的結(jié)構(gòu)一樣，效率夠高，但是阻力太大，速度的影響也不夠明顯，也不是理想的

21、除霧器結(jié)構(gòu)。3)在除霧器板間距為25mm，轉(zhuǎn)折角為115°的條件下，計算不同直徑顆粒的分離效率與氣流速度的關(guān)系。通過Fluent軟件模擬得到數(shù)據(jù)作圖，得到不同氣流速度條件下不同直徑顆粒的效率圖11。圖11不同直徑顆粒分離效率與氣速的關(guān)系這種結(jié)構(gòu)參數(shù)下，除了10um，20um的液滴，對其它所有的顆粒幾乎達到了100%的除去效率。但是這種結(jié)構(gòu)跟轉(zhuǎn)折角95°的結(jié)構(gòu)一樣，效率夠高，但是阻力太大，速度的影響也不夠明顯，也不是理想的除霧器結(jié)構(gòu)。（4）轉(zhuǎn)折角135°結(jié)構(gòu)下的除霧效率1)在除霧器板間距為15mm，轉(zhuǎn)折角為135°的條件下，計算不同直徑顆粒的分離效率與氣流

22、速度的關(guān)系。通過Fluent軟件模擬得到數(shù)據(jù)作圖，得到不同氣流速度條件下不同直徑顆粒的效率圖12。圖12 不同直徑顆粒分離效率與氣速的關(guān)系在這種結(jié)構(gòu)參數(shù)下，對大直徑顆粒去除效果很好，小顆粒液滴的去除效果也不錯，但是阻力還是比較大，還要進一步探究更佳的結(jié)構(gòu)參數(shù)。這一結(jié)構(gòu)參數(shù)不是理想的雙通道除霧器參數(shù)。2)在除霧器板間距為20mm，轉(zhuǎn)折角為135°的條件下，計算不同直徑顆粒的分離效率與氣流速度的關(guān)系。通過Fluent軟件模擬得到數(shù)據(jù)作圖，得到不同氣流速度條件下不同直徑顆粒的效率圖13。圖13不同直徑顆粒分離效率與氣速的關(guān)系這種結(jié)構(gòu)參數(shù)下，除霧效果比較好，阻力也不是很大，速度在3.5m/s

23、的時候綜合效果比較好。是不是最優(yōu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)還需要跟后續(xù)的實驗結(jié)果相比較。3)在除霧器板間距為25mm，轉(zhuǎn)折角為135°的條件下，計算不同直徑顆粒的分離效率與氣流速度的關(guān)系。通過Fluent軟件模擬得到數(shù)據(jù)作圖，得到不同氣流速度條件下不同直徑顆粒的效率圖14。這種除霧器結(jié)構(gòu)參數(shù)下，除霧效果不夠理想，只有100um的粒子被完全除去。與板間距20mm的實驗結(jié)果相差較大，板間距25mm，轉(zhuǎn)折角135°時除霧效果較差。圖14不同直徑顆粒分離效率與氣速的關(guān)系（5）轉(zhuǎn)折角155°結(jié)構(gòu)下的除霧效率1)在除霧器板間距為15mm，轉(zhuǎn)折角為155°的條件下，計算不同直徑顆粒的

24、分離效率與氣流速度的關(guān)系。通過Fluent軟件模擬得到數(shù)據(jù)作圖，得到不同氣流速度條件下不同直徑顆粒的效率圖15。圖15不同直徑顆粒分離效率與氣速的關(guān)系由圖15可以看出這種結(jié)構(gòu)參數(shù)下，不管工況參數(shù)如何變化，分離效率都不夠理想，雖然流動阻力很小，但達不到要求的除霧效果，所以板間距15mm，轉(zhuǎn)折角155°的除霧器結(jié)構(gòu)是不合理的。2)在除霧器板間距為20mm，轉(zhuǎn)折角為155°的條件下，計算不同直徑顆粒的分離效率與氣流速度的關(guān)系。通過Fluent軟件模擬得到數(shù)據(jù)作圖，得到不同氣流速度條件下不同直徑顆粒的效率圖16。圖16不同直徑顆粒分離效率與氣速的關(guān)系由圖16可以看出這種結(jié)構(gòu)參數(shù)下，

25、不管工況參數(shù)如何變化，分離效率都不夠理想，雖然流動阻力很小，但達不到要求的除霧效果，所以板間距15mm，轉(zhuǎn)折角155°的除霧器結(jié)構(gòu)是不合理的。3)在除霧器板間距為25mm，轉(zhuǎn)折角為155°的條件下，計算不同直徑顆粒的分離效率與氣流速度的關(guān)系。通過Fluent軟件模擬得到數(shù)據(jù)作圖，得到不同氣流速度條件下不同直徑顆粒的效率圖17。圖17不同直徑顆粒分離效率與氣速的關(guān)系由圖17可以看出這種結(jié)構(gòu)參數(shù)下，不管工況參數(shù)如何變化，分離效率都不夠理想，雖然流動阻力很小，但達不到要求的除霧效果，所以板間距25mm，轉(zhuǎn)折角155°的除霧器結(jié)構(gòu)是不合理的。通過以上的實驗?zāi)M結(jié)果，發(fā)現(xiàn)板

26、間距20mm，轉(zhuǎn)折角135°為最佳的結(jié)構(gòu)參數(shù)，最佳的速度參數(shù)在34m/s之間，具體的最佳速度參數(shù)還要進一步的詳細研究。以上都是研究結(jié)構(gòu)相同的雙通道除霧器，下面將研究結(jié)構(gòu)不同的雙通道除霧器。4.3 結(jié)構(gòu)不同的雙通道除霧器數(shù)值模擬前面研究結(jié)構(gòu)相同的折板除霧器，得到兩個通道結(jié)構(gòu)參數(shù)相同的情況下最佳的結(jié)構(gòu)參數(shù)，如果兩個通道結(jié)構(gòu)不同，會不會有更優(yōu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)呢？下面將研究兩個通道不同情況下的結(jié)構(gòu)參數(shù)。前面的研究中已經(jīng)確定最佳板間距20mm，轉(zhuǎn)折角135°，氣流速度34m/s；由此確定下面研究所采用的結(jié)構(gòu)參數(shù)。第一通道采用板間距20mm，轉(zhuǎn)折角135°的固定值；第二通道采用板間

27、距20mm，轉(zhuǎn)折角分別采用95°，105°，115°；氣流速度采用3.0，3.2，3.4，3.6，3.8，4.0m/s。（1） 液滴運動軌跡在除霧器通道1板間距為20mm，轉(zhuǎn)折角為135°；通道2板間距20mm，轉(zhuǎn)折角115°的條件氣流速度為3.8m/s的條件下，通過Fluent軟件計算不同直徑顆粒運動軌跡。圖5-14中為30um顆粒的運動軌跡。圖18 30um顆粒的運動軌跡（2）通道1不變，通道2結(jié)構(gòu)參數(shù)改變的數(shù)值模擬1)在除霧器通道1板間距為20mm，轉(zhuǎn)折角為135°；通道2板間距20mm，轉(zhuǎn)折角95°的條件下，計算不同

28、直徑顆粒的分離效率與氣流速度的關(guān)系。通過Fluent軟件模擬得到數(shù)據(jù)作圖，得到不同氣流速度條件下不同直徑顆粒的效率圖19。圖19不同直徑顆粒分離效率與氣速的關(guān)系由圖19中可以看出，這種結(jié)構(gòu)參數(shù)下除霧效果較好，但是湍流程度過大，正常的流通面積變小，阻力大大增加，會有嚴重的二次夾帶。不是合理的雙通道除霧器結(jié)構(gòu)。還要進一步的探究。2)在除霧器通道1板間距為20mm，轉(zhuǎn)折角為135°；通道2板間距20mm，轉(zhuǎn)折角105°的條件下，計算不同直徑顆粒的分離效率與氣流速度的關(guān)系。通過Fluent軟件模擬得到數(shù)據(jù)作圖，得到不同氣流速度條件下不同直徑顆粒的效率圖20。圖20不同直徑顆粒分離效

29、率與氣速的關(guān)系由圖20中可以看出，這種結(jié)構(gòu)參數(shù)下，除霧器的分離效率很高，在這種情況下，阻力也不是很大，符合工業(yè)標準。是不是最優(yōu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)還要與后面的實驗結(jié)果相比較才能得出結(jié)論。3)在除霧器通道1板間距為20mm，轉(zhuǎn)折角為135°；通道2板間距20mm，轉(zhuǎn)折角115°的條件下，計算不同直徑顆粒的分離效率與氣流速度的關(guān)系。通過Fluent軟件模擬得到數(shù)據(jù)作圖，得到不同氣流速度條件下不同直徑顆粒的效率圖21。圖21不同直徑顆粒分離效率與氣速的關(guān)系由圖21中可以看出這種結(jié)構(gòu)參數(shù)下除霧器的分離效率很好，與第二通道折角為105°時的分離效率相差很小，而這種結(jié)構(gòu)參數(shù)下除霧器的阻

30、力變小，能量的損失也變小。仔細觀察圖像，發(fā)現(xiàn)氣流速度為3.8m/s時的分離效果很好，氣流繼續(xù)增大而分離效果的提高并不明顯，以能量損失最小為原則，選則氣流速度3.8m/s為最佳氣流速度。4.4 小結(jié)通過以上的實驗最終確定板間距20mm，通道1轉(zhuǎn)折角135°，通道2轉(zhuǎn)折角115°，氣流速度3.8m/s為最佳的結(jié)構(gòu)及工況參數(shù)。在這種參數(shù)下，除霧效率高，阻力小，能量損失小。這一實驗結(jié)果可以作為除霧器的實驗研究和設(shè)計的參考依據(jù)，使除霧器的實驗研究工作更為快捷。5 結(jié) 論本文運用兩相流模型對除霧器的分離效率進行數(shù)值模擬研究實驗，計算分析了除霧器板間距、轉(zhuǎn)折角、氣速以及液滴直徑對除霧器分離效率的影響。著重研究了雙通道除霧器結(jié)構(gòu)參數(shù)及工況參數(shù)對除霧效率的影響，并進一步探究了兩個通道不同的除霧器除霧效率，尋找到最佳的結(jié)構(gòu)及工況參數(shù)。計算結(jié)果表明：氣速的變化對分離效率影響最大，氣速越大，分離效率越大，但是速度過大會引起二次夾帶及阻力的迅速增加，所以氣流速度不宜過大；其次，除霧器轉(zhuǎn)折角的變化對分離效率影響比較大，減小除霧器轉(zhuǎn)折角是增加分