傳統(tǒng)的雙堿法煙氣脫硫存在鈉損耗問題。再生池作為雙減法煙氣脫硫系統(tǒng)的主要組成部分,是發(fā)生再生反應(yīng)的場所。在再生反應(yīng)過程中,鈉離子被置換出來,進行循環(huán)利用。如果再生反應(yīng)的化學(xué)速率較慢,會導(dǎo)致鈉離子置換不完全,最終導(dǎo)致鈉的損耗。提高再生反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率是解決鈉離子損耗的根本方法。本文以國內(nèi)某2×40t/h熱水鍋爐的雙減法煙氣脫硫系統(tǒng)為研究對象,為再生池設(shè)計了合適的攪拌器,旨在提高再生池內(nèi)再生反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率。攪拌器的主要功能是提供攪拌過程所需要的能量和適宜的流動狀態(tài),使物料混合均勻或強化傳熱與傳質(zhì)。近年來,利用計算流體力學(xué)(CFD)的方法研究攪拌設(shè)備內(nèi)的流動和混合特性逐漸發(fā)展起來。CFD技術(shù)以其卓越的優(yōu)勢,對未來攪拌設(shè)備的研究、開發(fā)與設(shè)計產(chǎn)生了不可估量影響。本文在完成攪拌器的選型和初步設(shè)計的基礎(chǔ)上,采用CFD方法探究了兩臺攪拌器的間距和轉(zhuǎn)速對攪拌效果的影響。由于再生池內(nèi)兩臺攪拌器之間存在一定的擾動,如何確定兩臺攪拌器的合適轉(zhuǎn)速和間距使其達(dá)到良好的攪拌效果是本文研究的重點。本文首先采用理論與經(jīng)驗相結(jié)合的方法,基于國標(biāo),根據(jù)工廠提供的原始數(shù)據(jù)進行了再生池內(nèi)攪拌器的選型和初步設(shè)計。然后利用三維建模軟件Solidworks建立了再生池與攪拌器的三維物理模型,使用ANSYS Icem劃分了結(jié)構(gòu)網(wǎng)格,采用CFD軟件ANSYS Fluent得出了攪拌器作用下再生池內(nèi)漿液的速度分布和湍流強度分布。目的是明確攪拌器內(nèi)漿液的流動情況,為下一步的模擬與優(yōu)化奠定基礎(chǔ)。其次對不同工況下的模擬結(jié)果進行了分析,明確了兩臺攪拌器的間距和轉(zhuǎn)速對攪拌效果的影響,進而得出了合理的兩臺攪拌器的間距和轉(zhuǎn)速。本文主要的研究目的是利用CFD,探究兩臺攪拌器的間距和轉(zhuǎn)速對再生池內(nèi)速度分布、湍流強度分布、攪拌功率和不均勻系數(shù)的影響規(guī)律。本文所設(shè)計的攪拌器,可有效的提高再生池內(nèi)再生反應(yīng)的化學(xué)速率。本文的攪拌器的設(shè)計與優(yōu)化思路,對相同情況下的攪拌器的選型和設(shè)計有一定的指導(dǎo)意義。
【學(xué)位單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TQ051.72
【部分圖文】：

了氫氧化鈣溶解罐內(nèi)攪拌器的充分?jǐn)嚢瑁胶秃搪瘦^小。2. 自由液面采用對稱邊界條件假設(shè)。在對稱邊界上，垂直于邊界的速度分量為零，任何量的梯度為零。3. 忽略出塔脫硫液的排入和反應(yīng)后漿液的排出。4. 實際在再生池內(nèi)攪拌器運行時，兩臺攪拌器由于受環(huán)境以及人為因素的影響，兩臺攪拌器難以保證以相同的速度同步運轉(zhuǎn)，本文在數(shù)值模擬的時候，忽略攪拌器不同步帶來的影響。5. 所設(shè)計攪拌器漿葉厚度 δ=14mm，但由于其相對與整個再生池的尺寸較小及對再生池內(nèi)流場影響較小，所以本文在數(shù)值模擬的時候，假定攪拌器槳葉的厚度為零。3.5 物理模型與網(wǎng)格劃分物理模型的建立采用了三維建模軟件 Solidworks，網(wǎng)格的劃分采用了ANSYS Icem 軟件。ANSYS Icem 作為 Fluent 和 CFX 標(biāo)配的網(wǎng)格劃分軟件，由于強大的結(jié)構(gòu)網(wǎng)格劃分能力，成為高校和企業(yè)首選的網(wǎng)格劃分軟件。再生池與攪拌器的物理模型見圖 3-1。整體圖

圖 3-2 網(wǎng)格示意圖Fig.3.2 Schematic diagram of the grid網(wǎng)格質(zhì)量直接關(guān)乎到數(shù)值模擬的計算量和準(zhǔn)確性，質(zhì)量較好的網(wǎng)格可以相對較短的時間內(nèi)得到更為準(zhǔn)確的結(jié)果。Fluent 對網(wǎng)格質(zhì)量的主要要求：1）縱橫比（aspect ratio）節(jié)點被拉長的程度。一般而言，在流動核心區(qū)域（遠(yuǎn)離壁面的區(qū)域）內(nèi)縱橫比應(yīng)小于 5:1.對邊界層內(nèi)的四邊形、六面體與三棱柱網(wǎng)格單元，縱橫比許小于 10:1；涉及傳的計算，最大縱橫比應(yīng)小于 35:1。當(dāng)網(wǎng)格的縱橫比較大的時候 fluent 可以選雙精度求解器。轉(zhuǎn)子區(qū)域網(wǎng)格的 aspect ratio 見圖 3-3。圖 3-3 轉(zhuǎn)子區(qū)域網(wǎng)格的縱橫比

圖 3-2 網(wǎng)格示意圖Fig.3.2 Schematic diagram of the grid網(wǎng)格質(zhì)量直接關(guān)乎到數(shù)值模擬的計算量和準(zhǔn)確性，質(zhì)量較好的網(wǎng)格可以在相對較短的時間內(nèi)得到更為準(zhǔn)確的結(jié)果。Fluent 對網(wǎng)格質(zhì)量的主要要求：1）縱橫比（aspect ratio）節(jié)點被拉長的程度。一般而言，在流動核心區(qū)域（遠(yuǎn)離壁面的區(qū)域）內(nèi)縱橫比應(yīng)小于 5:1.對于邊界層內(nèi)的四邊形、六面體與三棱柱網(wǎng)格單元，縱橫比許小于 10:1；涉及傳熱的計算，最大縱橫比應(yīng)小于 35:1。當(dāng)網(wǎng)格的縱橫比較大的時候 fluent 可以選用雙精度求解器。轉(zhuǎn)子區(qū)域網(wǎng)格的 aspect ratio 見圖 3-3。
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2859878