高炉煤气环缝洗涤器内气液两相流动的数值模拟

【摘要】： 在冶金行业中,Bischoff除尘系统以其良好的炉顶压力控制能力和高质量的对高炉煤气的洗涤能力被新建的许多大型高炉所采用。加装Bischoff系统后还便于对高炉炉顶余压透平发电(Top Gas Press Recovery Turbine TRT)的燃气透平进行控制。采用Bischoff系统配合高压高炉及TRT设备是比较高效率的搭配,既能提高高炉效率又有利于环保和节约能源,对其内部两相流动和阻力特性的研究具有重要的学术价值和工程实际意义。 了解Bischoff除尘系统的关键部件环缝洗涤器的阻力特性是控制炉内压力控制的重要基础。环缝洗涤器内是一个高速可压缩三维流动过程,并伴随有高炉煤气和雾化水滴的两相流动传热。本文对高炉煤气环缝洗涤器内的流动状态进行了分析,建立了环缝洗涤器内气液两相流动的一维和三维物理数学模型。首先对用均质流模型建立的一维微分方程模型使用四阶Runge-Kutaa方法计算了差压随环缝元件高度的变化情况,以及250mm工况下变流量的差压情况;然后重点对三维模型进行了研究,在Gambit中对计算区域进行多块混合网格划分,应用Fluent求解器对该模型进行了数值求解。对环缝洗涤器内的湍流采用重整化群(RNG)k-ε双方程湍流模型处理,控制方程的对流项采用二阶上风格式进行离散,扩散项采用线形插值多项式进行计算,速度和压力耦合计算采用SIMPLE算法。对环缝洗涤器内液滴运动采用Lagrangian离散相模型进行模拟,并考虑气液两相间的相互影响。 求解过程中,针对气液两相相互作用的理想可压缩流动计算难于收敛的特点,采用较小的欠松弛因子(ω=0.1~0.2)以及逐渐加大流量的方法保证迭代收敛。针对不同煤气流量、不同环缝阻力件升程以及不同水气比条件下环缝洗涤器内的两相流动传热过程进行了模拟计算,得到条件不同运行工况下环缝洗涤器的流场及阻力特性,并与一维分析模型所得出的结果进行了比较,并总结出各个运行参数对环缝洗涤器阻力的影响规律,探讨了一维模型和三维模型的结果差异的原因。最后,根据计算结果进行了分析和整理,结合高炉环缝洗涤器的结构特点总结出了环缝洗涤器阻力与结构和运行参数的的经验关系式,为高炉环缝洗涤器的现场控制提供了科学的依据。 【关键词】：环缝洗涤器 可压缩流 气液两相流 离散相模型 数值模拟
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TF54
【目录】：

• 中文摘要4-5
• 英文摘要5-9
• 主要符号说明9-10
• 1 绪论10-23
• 1.1 概述10
• 1.2 课题研究的意义及其应用背景10-11
• 1.3 国内外研究现状综述11-21
• 1.3.1 定径文氏管除尘器内两相流动的解析模型和经验式模型11-18
• 1.3.2 文氏管内气液两相环状流动及数值模型研究现状18-21
• 1.3.3 存在的问题及今后的发展方向21
• 1.4 本课题的研究任务21-23
• 2 环缝洗涤器气液两相流动物理模型23-26
• 3 环缝洗涤器的一维模型26-34
• 3.1 环缝洗涤器的一维平衡流动模型26-34
• 3.1.1 平衡流动假设的合理性26
• 3.1.2 平衡流动数学模型的建立及求解26-31
• 3.1.3 一维型边界条件分析31-34
• 4 环缝洗涤器三维数值模型34-69
• 4.1 CFD 计算模型的选择34
• 4.2 控制方程34-36
• 4.2.1 气相控制方程34-35
• 4.2.2 液滴运动方程35-36
• 4.3 初边值条件36-39
• 4.4 网格划分和计算过程39-41
• 4.5 计算结果及其分析41-69
• 4.5.1 计算结果41-58
• 4.5.2 计算结果分析58-62
• 4.5.3 环缝洗涤器阻力特性分析62-69
• 5 结论69-70
• 致 谢70-71
• 参考文献71-74
• 附 录:作者在攻读硕士学位期间论文发表情况74-75
• 独创性声明75
• 学位论文版权使用授权书75

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

环缝洗涤器内物理场的数值模拟和优化研究    王芳

文丘里管内气液两相环状流传热及流动特性研究    田茂诚,周强泰,符柔则,刘志真

文丘里洗涤器的压降与效率    孙师白

空气悬架弹性元件特性的理论研究    杨启耀;张文娜;王存宝;周孔亢;

Multiphase fluid dynamics and transport processes of low capillary number cavitating flows    Wei Shyy;

Derivation of a second-order model for Reynolds stress using renormalization group analysis and the two-scale expansion technique    

单弯头安装条件对内锥流量计性能影响的仿真研究    李彦梅;徐英;张涛;李强;

扰流对大口径内锥流量计性能影响的仿真研究    李彦梅;郭玉;江善和;张朝龙;吴文进;

内燃机多维燃烧模型的研究与发展    李国伟,蒋德明

炸药爆炸残留物颗粒飞散运动过程的简化分析    易建坤;马翰宇;朱建生;张毅;

等离子喷涂过程中飞行颗粒熔化状态的数值仿真    范群波,王鲁,王富耻

导弹发射过程三维非定常数值模拟    姜毅;郝继光;傅德彬;

滤波器湍流模型在低温流体空化流动数值计算中的应用    时素果;王国玉;权晓波;赵宇;

90°弯头内导流片的优化设计    龙血松;彭向和;贾兴豪;

超声速流动中湍流模型的适用性分析与修正方法研究    朴英;单繁立;

三峡原型水轮机的非定常湍流计算和压力脉动分析    邵奇;杨建明;刘树红;吴玉林;戴江;

三峡水轮机全流道三维流动数值模拟研究    高忠信;邓杰;张世雄;

浑水水力分离清水装置内水沙两相湍流特性研究    李琳;邱秀云;

紊流数值模拟方法研究进展    赵雪峰;茅泽育;

大跨度建筑风场效应数值预测    孙业华;徐其功;李庆祥;黄启明;

湍流标准κ-ε模型研究概述    卢敦清;钱若军;

厢式货车井字型格栅法减阻节能的数值模拟    杜广生;王德昌;周连第;

泵站开敞式进水池三维流动数值模拟研究    成立;刘超;周济人;金燕;

载人潜器阻力性能的数值和试验预报及外形优化研究    李佳

燃气轮机双燃料燃烧室流场及污染排放数值研究    穆勇

阻流板对双体船水动力性能影响的数值研究    邓锐

螺旋桨水动力性能、空泡及噪声性能的数值预报研究    王超

碟形越浪式波能发电装置的水动力性能研究    黄燕

胶粘物盘式热分散机理与能耗建模研究    朱小林

气动—柴油混合动力发动机工作过程研究    胡军强

600MW超临界循环流化床锅炉设计关键技术研究    张彦军

气流床气化炉及其辐射废锅内的多相流动、传热与熔渣行为研究    倪建军

混流式水轮机非定常紊流计算及性能预测研究    胡英

前混合水射流喷丸强化数值模拟与试验研究    吕国庆

基于FLUENT的干法磁分离机理的数值模拟    王发辉

等离子体喷涂射流的数值模拟    胡海燕

蜂窝板传热元件的性能研究    姜逢章

导管螺旋桨的水动力性能分析与设计优化    马艳

仿生鳍在船舶减摇中的应用与仿真研究    陈林

高能燃料燃烧流场的数值模拟与结构设计    张哲衡

大功率泥泵空化性能研究    章小松

船舶封闭式复合材料桅杆风载特性规律研究    位莎

横向来流对等离子点火器点火区域的影响    吴曙亮

高炉煤气除尘方式的探讨    龙春安

环缝洗涤工艺在包钢5~#高炉煤气清洗中的应用    黄宏伟;

文丘里管内气液两相环状流传热及流动特性研究    田茂诚,周强泰,符柔则,刘志真

环缝洗涤工艺在1350m~3高炉煤气除尘中的应用    谢虹;

R形文丘里管洗涤器、环缝洗涤器的耐磨性能分析    胡兴才;

PLC在高炉炉顶压力调节中的应用    丁尔云;王云顺;

颗粒流体两相流模型研究进展    王维,李佑楚

模拟气固两相流动非均匀结构的颗粒运动分解轨道模型    欧阳洁,李静海

宣钢1800m~3高炉煤气净化系统及TRT技术实践    李贵阳;魏志江;

扩散式旋风分离器气固两相流场的数值模拟    操波;高广德;

新型伞形罩洗涤器的实验和数值模拟研究    李珊红

基于射流与两相流的射流曝气器研究    江帆,陈维平,李元元,李小强

矩形斜板湿法除尘塔气液两相流数值模拟    李彩亭;李思民;曾光明;李珊红;王大勇;王飞;

BAF中多相流运动与处理效能关系的研究    杨春娣;马腾;程文;

井下螺旋分离器内气液两相流场的数值模拟    闵敏;王鹏;贾京坤;王汉潇;

SMV静态混合器内气液两相流压降的研究    张春梅;孔祥玲;王宗勇;吴剑华;

生物搅拌反应器的CFD模拟及在肌苷发酵中的应用    赵卫宁;潘家祯;陈双喜;张嗣良;储炬;庄英萍;

冷却表面影响高湿气流局部凝雾及成膜现象    余徽;马空军;朱家骅;夏素兰;帅剑云;梅毅;

泵外防气装置沉降部分数值模拟    张莹;韦乃详;刘姝祺;谭放;王爽;

旋转喷吹除气箱中气液两相流动行为的数值研究    孙会;

透气砖底吹铝熔体精炼过程中气液两相流场的数值模拟    孙会;张晓青;马雪芬;

曝气生物滤池中气液两相流的研究    杨春娣;程文;罗玮;

东亚区域陆面过程多模式集合模拟系统及初步结果分析    陈海山;俞淼;R.E.Dickinson;戴永久;

波浪在波流相互作用中对底应力及流速的影响研究    林祥;尹宝树;杨德周;

海平面上升对江苏沿海潮波影响研究    陈可锋;季小强;李鑫;

公路隧道火灾热气流运动规律的研究    杨欣;程文;川端信义;

挖入式港池回流三维动力特性分析    刘虎英;蒋昌波;邓斌;陈杰;

激光驱动惯性约束聚变数值模拟研究进展及其相关的原子物理过程    裴文兵;

Grell积云对流参数化方案模拟华南暴雨能力初探    邓华;

中子发生器中二次电子抑制的数值模拟    石磊;金大志;

台风“云娜”暴雨数值模拟及研究    黄泓;孙预前;

风能项目组研讨数值模拟产品共享    通讯员 朱江　冯明农

探寻“大气”的奥秘    本报记者　赵亚辉

二重大型铸锻件数值模拟国家工程实验室获批    张晓健

在计算机上模拟大气和海洋运动    向杰 实习生：孙馨

材料热处理过程的数值模拟    上海交通大学 潘健生

炼钢与环境技术的研究方法    杨雄飞

数值模拟预测工程效果指导工程建设    本报记者 吴楠　通讯员 许家帅

油藏数值模拟技术成为“常规武器”    付冰赵辉

从自然王国走向必然王国    本报记者 赵雪

教育部资助31个地质课题    记者 滕艳

济阳坳陷馆陶组构造特征及成藏模式研究    孙喜新

液体射流分裂雾化机理及内燃机缸内工作过程的模拟    严春吉

含水汽凝析气藏开发动态分析方法研究    史云清

调剖优化决策与效果预测技术研究    张勇

水电机组状态检修中若干关键技术研究    陈喜阳

复合期权与路径相关期权定价理论模型、数值模拟及应用研究    何志伟

手术室空气净化效果的研究    凌继红

高能传爆药装药结构研究及起爆过程数值模拟    曹雄

吹气搅拌法制备泡沫铝工艺的气泡—金属熔体两相流的实验研究和数值模拟    刘红

超细粉再燃低NO_x燃烧技术的数值模拟与实验研究    郭永红

曝气生物滤池中曝气方式对污水处理效率的影响研究    杨春娣

搅拌釜反应器内流体流动的CFD数值模拟    韩路长

曝气池内气液两相流CFD数值模拟    肖浩飞

湿法脱硫系统除雾器除雾特性的实验研究与数值模拟    王政允

高炉煤气环缝洗涤器内气液两相流动的数值模拟    胡家渝

汽车注塑件气辅成型工艺开发    祁伟

深井泵气锚分气效率计算方法研究    苗志国

环缝洗涤器内物理场的数值模拟和优化研究    王芳

平板式吸收器传热传质的数值模拟    彭潺潺

螺旋管气液两相流数值模拟    王志国