湿法烟气脱硫塔内折形板除雾器优化的数值模拟

1.4计算参数及数值求解

数值计算采用AnsysFluent15.0作为计算平台，连续相的离散基于有限体积法，对流项离散格式为二阶迎风差分格式，计算采用SIMPLE算法，而对于离散项计算则采用拉格朗日方法。

1.5网格划分及无关性验证

由于液滴的捕集发生于壁面附近，而近壁面区域连续相流动对液滴运动具有明显的影响作用，因此选取恰当的近壁面处理方法及网格划分方式至关重要。Rafee等[20]认为增强壁面处理相比壁面函数法可以更精确地模拟低雷诺数流动;Zamora等[11]发现采用增强壁面处理方法时首层网格距壁面无量纲距离y+取值对除雾效率的计算结果影响明显，并建议首层节点y+适宜取值范围为0.2～0.5。

本文对连续相在近壁面区域计算采用增强壁面处理方法，利用ICEMCFD划分结构网格时，为提高流动计算的准确性，首层节点y+取值为0.5，该节点距壁面估计值为0.02mm。

图3比较了入口气速vin为6m/s时2.8×104(网格I)、4.5×104(网格II)和6.8×104(网格III)三种结构网格在通道末端(Y=0.15m)沿X轴方向压力分布。可以发现2.8×104网格与其它网格的计算结果有较为明显的差别;网格数量由4.5×104增加约50%至6.8×104时计算结果吻合良好，因此最终确定网格数量为4.5×104。

图3Y=0.15m处静压与全压分布图

1.6两相间耦合方法对比

连续相与离散项的相互作用是两相流数值计算的重要因素之一。针对除雾器内液滴呈现稀疏离散相的特征[5]，本文比较了入口气速vin为3m/s和6m/s时单向耦合与双向耦合方法对气相流动速度的影响。

图4以dp=20μm粒径工况为例，给出连续相在Y=0.15m处轴向速度分量在X轴分布对比。

结果表明在不同入口气速条件下，两种耦合方法获得的流速分布差异很小，其他粒径在不同工况下也有类似特征。因此，脱硫塔除雾器通道内液滴的存在对烟气流动影响有限，连续相的运算迭代可忽略离散项。其他研究者在对脱硫塔除雾器[4]与冷却塔除雾器[17-18]内流场模拟时也忽略了液滴对气体流动的影响，采用单向耦合方法描述气液两相流动。

2结果与讨论

2.1无构件除雾器流场分析及优化

图5比较了入口气速为3m/s和6m/s时无构件折形板除雾器通道内气液两相的流动状态。模拟结果表明，连续相流经无构件除雾器通道时在C段及E段偏斜较为明显，其余段气相流动平缓，入口气速由3m/s增大至6m/s，尽管除雾器内气流平均流速有所提高，但连续相主流在通道内的流动状态较为相似，尤其C段与E段因气流偏斜形成的回流区范围未出现明显变化。

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