水噴淋作用下建筑通道煙氣蔓延特性模擬

以計(jì)算流體力學(xué)為基礎(chǔ),在三維坐標(biāo)系下采用標(biāo)準(zhǔn)k-ε雙方程模型求解動(dòng)量、能量和組分方程,結(jié)合漿滴蒸發(fā)模型及簡(jiǎn)化的漿滴脫硫反應(yīng)模型,以euler-lagrange方法建立了噴淋塔內(nèi)煙氣脫硫的數(shù)值計(jì)算模型,模型計(jì)算結(jié)果與孔華的試驗(yàn)數(shù)據(jù)符合較好。模型計(jì)算結(jié)果表明,對(duì)于粒徑小的噴淋液滴,其煙氣脫硫反應(yīng)和液滴蒸發(fā)主要發(fā)生在煙氣進(jìn)口附近,而隨著液滴粒徑的增大,液滴在塔內(nèi)蒸發(fā)和脫硫反應(yīng)的過程延長(zhǎng)。同時(shí),增加煙氣溫度、降低煙氣中so2的入口質(zhì)量濃度以及增加液氣比均有利于提高脫硫效率。文中模型相對(duì)于一維柱塞流模型,能夠直觀地顯示出噴淋塔內(nèi)的流場(chǎng)、溫度場(chǎng)和組分質(zhì)量濃度場(chǎng)的空間分布。

研究實(shí)心圓錐不同大小的噴嘴噴射角度、質(zhì)量流率、噴射速度以及噴嘴孔徑對(duì)外部流場(chǎng)特性的影響,通過分析得出以下結(jié)論:液滴直徑沿噴射方向不斷增加,產(chǎn)生的液滴大部分集中在距離流場(chǎng)區(qū)域中心線較近的柱體區(qū)域內(nèi);增大噴射角度、質(zhì)量流率,降低噴射速度都使得區(qū)域內(nèi)的液滴直徑明顯增加;降低噴射角度以及增加質(zhì)量流率能夠顯著提高流場(chǎng)內(nèi)液滴速度;除噴射速度外,其他參數(shù)對(duì)流場(chǎng)內(nèi)沿噴射方向上速度和直徑的影響趨勢(shì)基本相同;研究參數(shù)對(duì)環(huán)形柱體區(qū)域內(nèi)液滴直徑和速度以及噴頭保護(hù)的范圍有重要影響。

實(shí)心圓錐噴頭水噴淋外部流場(chǎng)特性的模擬研究

以300mw機(jī)組濕法煙氣脫硫噴淋塔為研究對(duì)象,利用計(jì)算流體力學(xué)通用軟件對(duì)其內(nèi)部?jī)上嗔鲌?chǎng)進(jìn)行模擬。氣相湍流由標(biāo)準(zhǔn)k模型描述,噴淋液滴由拉格朗日顆粒軌道模型描述。預(yù)測(cè)了無(wú)噴淋和有噴淋2種條件下的氣相湍流流場(chǎng)分布、沿塔高方向不同截面上的氣速分布以及噴淋液滴的軌跡。模擬結(jié)果表明,引入噴淋液后,出口截面氣速分布明顯均勻化,其最大值由無(wú)噴淋時(shí)的12m/s降至6m/s。該最大值出現(xiàn)在靠近塔壁處,是由塔壁附近噴淋密度較低造成的,可通過改進(jìn)周邊噴嘴的布置方式及噴嘴型式進(jìn)行優(yōu)化。

以300mw機(jī)組濕法煙氣脫硫噴淋塔為研究對(duì)象,利用計(jì)算流體力學(xué)通用軟件對(duì)其內(nèi)部進(jìn)行三維數(shù)值模擬.結(jié)果表明,模擬很好地預(yù)測(cè)出so2脫出效果.

利用fluent軟件包,對(duì)300mw機(jī)組濕法煙氣脫硫(wetfluegasdesulfurization,wfgd)系統(tǒng)噴淋塔內(nèi)阻力特性進(jìn)行了數(shù)值模擬,著重考察了不同塔徑、噴淋層間距和噴淋層數(shù)等設(shè)計(jì)條件及不同負(fù)荷、液氣比等運(yùn)行工況下噴淋塔內(nèi)阻力特性。結(jié)果表明,300mw機(jī)組wfgd系統(tǒng)噴淋塔內(nèi)阻力在煙氣量125×104m3/h、塔徑13m、4層噴淋、層間距1.7m時(shí)約為950pa,與實(shí)際工程測(cè)量數(shù)據(jù)較為吻合;塔徑、噴淋層數(shù)量、負(fù)荷和液氣比是影響噴淋塔內(nèi)阻力的重要因素;模擬計(jì)算值可作為噴淋塔設(shè)計(jì)與運(yùn)行優(yōu)化的依據(jù)。

采用fluent軟件對(duì)1000mw脫硫噴淋塔的內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬,考察了在120°雙入口煙道形式下,不同入口角度θ對(duì)其內(nèi)部速度場(chǎng)、溫度場(chǎng)及壓力場(chǎng)分布的影響。研究發(fā)現(xiàn),入口角度θ為15°時(shí),流場(chǎng)分布較均勻。

以300mw機(jī)組濕法煙氣脫硫噴淋塔為研究對(duì)象,利用計(jì)算流體力學(xué)通用軟件對(duì)其內(nèi)部進(jìn)行三維數(shù)值模擬。

本文闡述了以300mw機(jī)組為例,利用fluent軟件對(duì)單入口、雙入口噴淋塔內(nèi)煙氣流程分別進(jìn)行了三維數(shù)值模擬。結(jié)果發(fā)現(xiàn)雙入口噴淋塔內(nèi)煙氣流場(chǎng)更加均勻,脫硫效率高,有效降低低溫腐蝕有利于噴淋塔的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。模擬結(jié)果對(duì)噴淋塔的現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行及結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)具有一定的指導(dǎo)作用。

以某火災(zāi)事故建筑為原型,運(yùn)用fds模擬凹廊式高層建筑火災(zāi)的蔓延過程,對(duì)比室外凹廊處和室內(nèi)起火的條件下煙氣蔓延情況,分析凹廊處起火煙氣蔓延速度、溫度、遮光率和煙氣的質(zhì)量濃度等參數(shù)的變化以及有無(wú)主導(dǎo)風(fēng)向?qū)馂?zāi)蔓延的影響。結(jié)果表明:煙氣垂直方向蔓延速度表現(xiàn)為距離著火點(diǎn)越近速度越快；有凹廊設(shè)計(jì)的高層建筑更易形成"煙囪效應(yīng)",加速火勢(shì)蔓延,應(yīng)提高凹廊處耐火限度,增加防火、防煙設(shè)施；凹廊式建筑設(shè)計(jì)施工中應(yīng)對(duì)主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)向一側(cè)提升耐火限度。

發(fā)生在各種長(zhǎng)通道內(nèi)的建筑火災(zāi)受到人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注。研究此類火災(zāi)煙氣運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn),對(duì)于發(fā)展火災(zāi)煙氣控制技術(shù),減少煙氣對(duì)人員的傷害具有重要的意義。應(yīng)用場(chǎng)模擬方法,對(duì)有自然通風(fēng)的建筑物通道內(nèi)的火災(zāi)煙氣運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了數(shù)值模擬。模擬得到的通道內(nèi)煙氣溫度的分層分布與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)基本相符合,煙氣對(duì)環(huán)境空氣卷吸量的計(jì)算值也與已有經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式的結(jié)果相一致。利用數(shù)值模擬還研究了釋熱率對(duì)通道內(nèi)火災(zāi)煙氣運(yùn)動(dòng)的影響。結(jié)果表明,在有自然通風(fēng)的條件下,釋熱率的增大對(duì)通道上層熱煙氣的溫度和速度有較明顯的影響,導(dǎo)致火災(zāi)的危害性變大。

對(duì)有自然通風(fēng)的建筑物通道-單室內(nèi)的火災(zāi)煙氣運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了數(shù)值模擬,給出了煙氣溫度、速度和組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的分布。模擬得到的煙氣溫度場(chǎng)和速度場(chǎng)在火源區(qū)及火源以外的其它區(qū)域均與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相符合,預(yù)報(bào)出了二氧化碳與氧氣濃度的分層分布。在所研究的釋熱率條件下,通道-單室內(nèi)的火災(zāi)處于燃料控制狀態(tài)。

通風(fēng)控制下的建筑物火災(zāi)具有很大危害性。對(duì)受通風(fēng)控制的建筑物通道內(nèi)的火災(zāi)煙氣運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了數(shù)值模擬,給出了煙氣溫度、速度和組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的分布。將模擬結(jié)果與燃料控制下通道內(nèi)火災(zāi)煙氣運(yùn)動(dòng)的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比,揭示了不同燃燒狀況下通道內(nèi)煙氣運(yùn)動(dòng)與火蔓延的特點(diǎn)。

某城市廣場(chǎng)利用外庭平臺(tái)結(jié)構(gòu),將商業(yè)綜合體的人員疏散同城市交通換乘相結(jié)合解決疏散問題。對(duì)其火災(zāi)時(shí)室外平臺(tái)區(qū)域的煙氣蔓延情況進(jìn)行研究,利用fds分別模擬樓層高度與室外平臺(tái)寬度的不同比例對(duì)于煙氣蔓延的影響,分析了煙氣溫度,能見度水平等主要安全指標(biāo),得出樓層高度與室外平臺(tái)寬度比例在1∶0.6～1∶0.8之間時(shí)能較好地保障平臺(tái)區(qū)域的人員疏散。并建議對(duì)室外平臺(tái)同建筑的商業(yè)區(qū)域進(jìn)行防火分隔,防止煙氣蔓延到外庭區(qū)域。

以fluent軟件為計(jì)算工具,采用euler-lagrange方法模擬噴淋塔內(nèi)部氣液兩相流動(dòng).氣相用標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型描述,噴淋液滴用顆粒軌道模型描述.綜合考慮顆粒受力分析、顆粒湍流擴(kuò)散以及氣液兩相耦合3方面影響因素對(duì)顆粒軌道模型進(jìn)行設(shè)置,從液滴粒徑分布、液滴出口速度、噴淋夾角3個(gè)方面對(duì)噴嘴射流源進(jìn)行精確定義.模擬結(jié)果表明:噴淋塔內(nèi)軸向氣速分布均勻;中空錐形的噴嘴設(shè)計(jì)使噴淋液形成傘狀雨簾,有效防止煙氣短流;塔內(nèi)液滴濃度分布存在中間高、邊緣低的問題,可通過改進(jìn)噴嘴布置方案加以改進(jìn);顆粒軌道模型能夠較好地預(yù)測(cè)噴淋塔內(nèi)兩相流動(dòng).

利用商用cfd軟件fluent,采用k—ε模型和simple算法,針對(duì)濕法脫硫噴淋塔空塔內(nèi)部的三維流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬,并根據(jù)計(jì)算結(jié)果對(duì)比分析不同煙氣入口角度對(duì)噴淋塔內(nèi)部氣相流場(chǎng)的影響,獲得最佳的煙氣入口角度范圍。計(jì)算值與現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行實(shí)踐所獲得的經(jīng)驗(yàn)值范圍基本吻合,因此對(duì)噴淋塔的設(shè)計(jì)及其改進(jìn)具有一定的參考價(jià)值。

本文以300mw機(jī)組噴淋塔為研究對(duì)象,利用fluent軟件對(duì)塔內(nèi)氣液兩相流場(chǎng)進(jìn)行三維數(shù)值模擬。結(jié)果發(fā)現(xiàn)噴淋對(duì)塔內(nèi)煙氣具有整合作用,可以有效地使氣體分布趨向均勻;塔內(nèi)靠近塔壁和中間部分噴嘴布置較少,導(dǎo)致氣流逃逸,降低了吸收效率。模擬結(jié)果對(duì)噴淋塔的現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行及結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)具有一定的指導(dǎo)作用。

采取數(shù)值模擬方法,對(duì)含豎井結(jié)構(gòu)高層建筑布局影響火災(zāi)煙氣遷移規(guī)律情況進(jìn)行研究。結(jié)果表明,當(dāng)豎井結(jié)構(gòu)位于建筑物中間區(qū)域時(shí)更有利于火災(zāi)煙氣向上部樓層傳播,充滿整個(gè)建筑物只需50s左右;而當(dāng)豎井結(jié)構(gòu)位于建筑物一側(cè)區(qū)域時(shí),時(shí)間延長(zhǎng)到200s。因此,在進(jìn)行高層建筑設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)盡量把疏散樓梯間設(shè)置在建筑物一側(cè),為人員撤離爭(zhēng)取時(shí)間。

為探討縱向通風(fēng)情況下坡度隧道火災(zāi)煙氣的溫度分布、回流長(zhǎng)度等特性參數(shù),運(yùn)用火災(zāi)動(dòng)力學(xué)模擬軟件fds建立一個(gè)長(zhǎng)為500m的公路隧道模型,對(duì)不同坡度、不同縱向通風(fēng)速率的20組火災(zāi)工況進(jìn)行模擬研究,通過分析各工況的模擬結(jié)果,并結(jié)合前人在隧道火災(zāi)煙氣特性研究方面的成果,得到火災(zāi)情況下隧道內(nèi)煙氣的縱向溫度分布規(guī)律、隧道拱頂溫度變化規(guī)律、溫度偏移及煙氣回流長(zhǎng)度變化規(guī)律等。

通過建立高層辦公建筑物理模型,采用大渦模擬方法進(jìn)行數(shù)值模擬,研究不同風(fēng)向條件下室外風(fēng)對(duì)高層建筑疏散通道煙氣運(yùn)動(dòng)的影響規(guī)律。結(jié)果表明:室外風(fēng)可以稀釋走廊煙氣中co的濃度,加快煙氣排出;煙氣在樓梯間的運(yùn)動(dòng)由于受到多種因素影響,情況較為復(fù)雜,迎風(fēng)時(shí),室外風(fēng)對(duì)于樓梯間煙氣排出和人員疏散具有積極的作用,背風(fēng)時(shí)則相反。因此高層建筑設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)加大走廊中可開啟外窗的面積,將設(shè)有外窗的樓梯間設(shè)置在該地區(qū)常年主導(dǎo)風(fēng)向一側(cè)。

研究了噴淋空塔內(nèi)煙氣流速、液氣比和吸收區(qū)高度等因素對(duì)氣相阻力的影響,并在實(shí)驗(yàn)室研究的基礎(chǔ)上建立了噴淋塔流體力學(xué)數(shù)學(xué)模型,討論了煙氣流速、液滴直徑等工藝參數(shù)對(duì)液滴停留時(shí)間、吸收區(qū)阻力和塔內(nèi)傳質(zhì)面積的影響

基于計(jì)算流體力學(xué)(cfd)技術(shù),采用fluent軟件平臺(tái),針對(duì)典型300mw機(jī)組脫硫系統(tǒng)噴淋塔采用可視化技術(shù)對(duì)噴淋層間距、噴嘴壓降、噴淋角變化時(shí)噴淋層噴淋效果、傳質(zhì)特性和阻力特性進(jìn)行了數(shù)值模擬研究。結(jié)果表明噴淋層間距、噴嘴壓降與噴淋角度變化對(duì)覆蓋效果影響很小,噴淋層間距、噴嘴壓降和噴淋角增大均能增強(qiáng)氣液傳質(zhì),同時(shí)噴淋層阻力也隨之增大。提出典型300mw機(jī)組wfgd漿液噴淋系統(tǒng)噴嘴選擇與布置的推薦值。