【摘要】：通過數(shù)值模擬分析進行了礦井回風擴散塔內(nèi)氣-水霧換熱規(guī)律的研究。針對回風換熱擴散塔原型,建立了擴散塔數(shù)值模擬的簡化三維物理模型,在已定擴散塔基本參數(shù)的基礎(chǔ)上設(shè)定了合理的邊界條件。應(yīng)用歐拉-拉格朗日法模擬了水氣比對塔內(nèi)氣-水霧逆流換熱的影響分析,得到了不同工況下塔內(nèi)風流溫度場、速度場、壓力場、霧滴運動軌跡的變化趨勢。模擬結(jié)果表明,在其他參數(shù)一定的情況下,水氣比在0.9時,塔內(nèi)氣-水霧換熱效果較好,阻力合適,總體性能最佳,與實際應(yīng)用工程相吻合,進而從理論上驗證了工程應(yīng)用中水氣比選取的正確性。
【圖文】：

從圖1可以看出，在y－z切面上，風流呈現(xiàn)塔底部溫度高，塔上部溫度低，這是由于較高溫度風流從左下側(cè)進入擴散塔，遇到從塔上部噴淋的低溫霧化水滴，兩相間存在溫度差進行換熱出現(xiàn)的結(jié)果。同時還可以看出，水氣比增加，，塔內(nèi)同一橫斷面溫度分布有下降趨勢，說明隨著水氣比的提高，塔內(nèi)霧化面積增大，風流與水霧的接觸面積增大，進而換熱溫差增大，換熱效果增強。水氣比的變化(即在保證入口風量不變的情況下，噴水量發(fā)生變化)改變了塔內(nèi)風流流場的溫度分布，進而影響了風流出口溫度分布，使得風流進出口溫差隨之改變。通過風流進出口溫差隨水氣比變化曲線(圖2)可以看出，水氣比從0．6增加到1．1時，風流進出口溫度差由6℃提高至12℃。圖2風流進出口溫差隨水氣比變化曲線3．2不同水氣比條件下塔內(nèi)壓力分布水氣比為0．6時，y－z切面的壓力(單位:Pa)等值線圖如圖3。圖3水氣比為0．6時y－z切面壓力等值線圖從圖3可以看出，風流進入回風換熱擴散塔后，下拐角壓力高，上拐角壓力低的趨勢，隨著擴散塔高度的增加，塔內(nèi)壓力呈下降的趨勢。這是由于風流進入擴散塔遇到拐角，風流與壁面沖擊作用加強，壓力升高;同時風流向上折返的過程中，遇到水滴霧化區(qū)，霧化液滴與回風逆流換熱，氣液相間作用力加強，壓力降低。隨著水氣比的增加，進出口斷面的平均壓力差逐漸增加。風流進出口壓差隨水氣比變化曲線如圖4，可看出水氣比從0．6增加1．1，進出口斷面平均壓力差從30Pa左右增加到55Pa左右。圖4風流進出口壓差隨水氣比變化曲線3．3不同水氣比條件下塔內(nèi)速度分布不同水氣比時塔內(nèi)速度矢量圖如圖5。圖5塔內(nèi)速度矢量圖噴淋對塔內(nèi)風流的流場分布產(chǎn)生了很大影響，·6·第46卷第6期2015年6月SafetyinCoalMinesVol．46No．6Jun．2015

從圖1可以看出，在y－z切面上，風流呈現(xiàn)塔底部溫度高，塔上部溫度低，這是由于較高溫度風流從左下側(cè)進入擴散塔，遇到從塔上部噴淋的低溫霧化水滴，兩相間存在溫度差進行換熱出現(xiàn)的結(jié)果。同時還可以看出，水氣比增加，塔內(nèi)同一橫斷面溫度分布有下降趨勢，說明隨著水氣比的提高，塔內(nèi)霧化面積增大，風流與水霧的接觸面積增大，進而換熱溫差增大，換熱效果增強。水氣比的變化(即在保證入口風量不變的情況下，噴水量發(fā)生變化)改變了塔內(nèi)風流流場的溫度分布，進而影響了風流出口溫度分布，使得風流進出口溫差隨之改變。通過風流進出口溫差隨水氣比變化曲線(圖2)可以看出，水氣比從0．6增加到1．1時，風流進出口溫度差由6℃提高至12℃。圖2風流進出口溫差隨水氣比變化曲線3．2不同水氣比條件下塔內(nèi)壓力分布水氣比為0．6時，y－z切面的壓力(單位:Pa)等值線圖如圖3。圖3水氣比為0．6時y－z切面壓力等值線圖從圖3可以看出，風流進入回風換熱擴散塔后，下拐角壓力高，上拐角壓力低的趨勢，隨著擴散塔高度的增加，塔內(nèi)壓力呈下降的趨勢。這是由于風流進入擴散塔遇到拐角，風流與壁面沖擊作用加強，壓力升高;同時風流向上折返的過程中，遇到水滴霧化區(qū)，霧化液滴與回風逆流換熱，氣液相間作用力加強，壓力降低。隨著水氣比的增加，進出口斷面的平均壓力差逐漸增加。風流進出口壓差隨水氣比變化曲線如圖4，可看出水氣比從0．6增加1．1，進出口斷面平均壓力差從30Pa左右增加到55Pa左右。圖4風流進出口壓差隨水氣比變化曲線3．3不同水氣比條件下塔內(nèi)速度分布不同水氣比時塔內(nèi)速度矢量圖如圖5。圖5塔內(nèi)速度矢量圖噴淋對塔內(nèi)風流的流場分布產(chǎn)生了很大影響，·6·第46卷第6期2015年6月SafetyinCoalMinesVol．46No．6Jun．2015

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本文編號：2566074