凝聚器扰流柱布置方式确定

袁建国，郭 链，刘含笑，郦建国

(浙江菲达环保科技股份有限公司，浙江 诸暨 311800)

凝聚器扰流柱布置方式确定

袁建国，郭 链，刘含笑，郦建国

(浙江菲达环保科技股份有限公司，浙江 诸暨 311800)

借助商业CFD软件，采用LES模型，分别讨论了两圆柱并联、串联和倾斜布置三种工况时候凝聚器内流场特性，结果表明三种布置方式中倾斜布置，速度耗散最慢；计算不同间距双扰流柱工况的流场参数及颗粒凝聚效果，确定最佳布置方式。计算结果为凝聚器的优化设计提供了理论参考。

凝聚器；大涡模拟；圆柱扰流；数值计算

为了使常规电除尘器满足PM2.5排放要求，多在除尘器前增设超细颗粒物凝聚装置，在众多超细颗粒物凝聚方法中，湍流聚并方法最简单、高效，适于大规模推广，且将湍流方法和其它聚并方法联合使用效果更佳。本公司积极学习国外技术，并自主研发一套微细颗粒捕集增效装置(后文简称为凝聚器)，扰流柱是该装置的核心部件之一，本文通过数值方法，讨论该凝聚器扰流区内扰流柱不同布置方式对流场的影响，旨在为凝聚器的优化设计提供理论参考。

1 流柱不同布置方式

1.1 物理模型及边界条件

单扰流柱模型简图如图1所示，不同排列方式如图2所示，考虑凝聚器内扰流柱不同排列方式，取两圆柱为研究对象，两者排列关系可以大体归纳为以下三类：工况A(串联)，工况B(并联)，工况C(倾斜布置)。

图1 单扰流柱结构简图

图2 扰流柱不同排列方式

入口边界采用速度入口，入口速度为：12m/s；出口条件为：OUTFLOW；其余边界面都采用壁面条件；时间步长取0.001s；压力-速度耦合方法采用SIMPLE 算法，压力-连续方程差分方法采用PRESTO方法。

1.2 计算结果及分析

图3为各工况速度等直面三维图，由图可以明显的看出，漩涡在圆柱尾部形成，脱落，逐渐向下游扩散，形成湍流涡街。单圆柱模拟结果，与前人文献卡门涡街模拟结果相仿[9-12]，有效说明了计算方法和网格的合理性；工况A我涡街效果较差，这是因为后一圆柱对前一圆柱产生涡街的破坏作用最大；工况B产生涡街呈对称分布，涡街频率相当，且并排涡街间存在明显的干涉作用；工况C涡街分布不对称，向下游圆柱方向偏移明显。

(a)单圆柱;(b)工况A;(c)工况 B ;(d)工况C

图4为各工况湍流强度的等值线图，由图表明各工况均有明显的涡街分布，工况B分布区域最广，但湍流轻度数值较工况A、C小，湍流轻度在圆柱尾部最强，沿x逐渐耗散，工况C与工况B湍流强度量值相当，但工况C分布区域较工况A广，再次说明工况A为最不利布置方式。

(a)单圆柱；(b)工况A；(c)工况 B；(d)工况C

图4 湍流强度等值线图

2 不同间距并列双圆柱扰

2.1 物理模型及边界条件

本文模拟凝聚器内扰流区的流场及颗粒凝聚效果，分别模拟不同间距双圆柱扰流产涡情况，取空间尺寸为2000mm×3000mm×5000mm，扰流柱直径取220mm，双扰流柱模型简图如图5所示，网格划分如图7所示，都为质量最高的结构化网格，分别取双圆柱间距L为：300mm(工况A)、400mm(B)、500mm(C)、600mm(D)、700mm(E)五种工况为研究对象。

图5 双扰流柱结构简图

入口条件为速度入口，流速为12m/s，空气粘度为14.8×10-6m2/s，空气密度为1.1691kg/m3，颗粒相密度为2100kg/m3，颗粒物体积分数为7.02×10-6；出口条件采用压力出口；其余边界面都采用壁面条件；初始颗粒尺度分布由Andersen测得为0.45μm到12.5μm之间分为8个区间。

2.2 计算结果及分析

由图6可知，圆柱位置在z=1m附近，不同工况的双圆柱均具有很好的速度扰流效果，圆柱后速度波动明显，1m～1.5m区间波动最为剧烈，沿着z轴方向速度曲线逐渐平缓，这是因为沿z轴方向速度逐渐耗散。

由图7可知，各工况均有明显的压力损失，其中L=0.4m时压力损失值最大，且间距大于0.4m时，间距越大，压力损失量值越小。在设计过程中应该在保证湍流凝聚效果的前提下尽量减小因圆柱扰流产生的压力损失。

图6 不同间距L时沿z轴方向速度曲线

图7 不同间距L时压力损失曲线

由图8可知，各工况均有很好的涡街分布，圆柱后方湍流强度值最大，沿z轴方向逐渐耗散；双圆柱产生的扰流在圆柱后方相互干涉，且间距越小，这种干涉作用越强烈，工况A已接近单圆柱扰流工况，而工况E双圆柱分别产生的扰流涡街干涉作用已经很小；工况D涡街分布区域最广，但量值也最小，工况A湍流强度值最大。在设计过程中应该在保证湍流强度量值的情况下，尽量扩大涡街的分布区域。

由图9可知，粒径8μm以下颗粒所占比例减少，粒径2μm以下颗粒所占比例减少最为明显；工况D凝聚效果最好，工况A最差。

图8 不同间距L时湍流强度分布云图

图9 不同间距L时颗粒凝聚曲线

3 结语

本文分别讨论了两圆柱并联、串联和倾斜布置三种工况，通过分别比较速度等直面、湍流强度等值线图，扰流柱串联布置效果最差，并联布置涡街呈对称分布，倾斜布置时涡街分布向下游圆柱方向倾斜；分别计算不同间距双扰流柱工况的流场参数及颗粒凝聚效果，确定最佳布置方式。为凝聚器的优化设计提供了参考。

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[3] 刘 忠，刘含笑，冯新新，等，超细颗粒物聚并模型的比较研究[J].燃烧科学与技术，2012,18(3)：212-216.

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(本文文献格式：袁建国，郭 链，刘含笑，等.凝聚器扰流柱布置方式确定[J].山东化工，2016，45(02)：93-95.)

实现精制棉制备纤维素的规模化粉碎生产并有效集尘力普精棉粉碎成套生产线的研究及产业化列入科技计划

日前，2015年嵊州市科技计划立项项目名单发布，国家高新技术企业，中国粉碎技术领航者--浙江力普粉碎设备有限公司研发的"精棉粉碎成套生产线的研究及产业化"项目榜上有名。这是该产品获得国家专利(专利号：ZL. 201320555760.X)之后的又一荣誉。

被誉为“特种工业味精”的精制棉是制造醚类纤维素(如CMC、HEC、HPMC、MC等)、硝化纤维素(硝化棉)和醋酸纤维素的主要材料，广泛用于食品、医药、日化、塑料、电子、造纸、冶金、航空航天等众多领域。精制棉原料为天然植物纤维素纤维，符合人们日益崇尚的绿色、健康、环保的消费观念。随着全球经济的迅速发展，由精制棉深加工得到的纤维素衍生物产品在我国国民经济建设中的作用日益扩大。为了进一步提高精制棉质量，特别是针对应用于食品、医药行业纤维素所需要的食品级精制棉，其对加工设备及其工艺技术提出了新要求。

作为中国纤维素行业协会会员单位，浙江力普专注、持续在这一领域进行了系列创新开发并获成功。项目创新亮点颇多，一是自主研发了一种精棉粉碎生产线，集打散、检测、粉碎、集料、除尘于一体，实现了精制棉制备纤维素的规模化生产并有效的集尘；二是在粉碎和开棉过程过程配套的输送设备中均采用负压输送，并由脉冲袋式除尘器除尘，有效防止粉尘外泄，净化工作环境；三是设置金属检测器，去除金属杂质，防止原料中因混有金属杂质而对粉碎机刀片造成损坏。

该生产线对塑料薄膜、胶片、纤维性物料和热敏性物料均能进行超细粉碎，特别适合于绒状、絮状棉纤维及纤维素醚类产品(如精制棉、棉麻、光纤、泡沫、橡胶等)的超细粉碎，广泛适用于化工、塑料、橡胶、造纸等行业。经山东、浙江、江苏、上海、河南等地企业使用证实，比同类产品产量可提高40%，耗能降低20%左右。产量达200～350kg/h，粉碎刀片采用高强度、抗冲击、耐磨性好的进口特种耐磨材料，并可重磨使用，使用维护成本低、稳定性好。

浙江力普咨询热线：13806745288、13606577969 传真：0575-83152666；

力普网站：www.zjleap.com； E-mail:zjleap@163.Com

(丁文)

The Arrangement Study of Cylindrical Vortex in Coalescer

Yuan Jianguo, Guo Lian, Liu Hanxiao, Li Jianguo

(Zhejang Feida Environmental Protection Technology Co., Ltd., Zhuji 311800, China)

This paper used the CFD software, LES model, discussed different column arrangement: two cylindrical connected in parallel, series and tilt layout, the results show that: the speed dissipation of tilting arrangement is the slowest; the velocity distribution, turbulence intensity, pressure loss and particles coagulation efficiency of different spacing L double vortex column was calculated in this paper, Determine the best arrangement. The result provide theoretical foundation for the coalesce optimization design.

coalesce device; LES; flow around cylinders; numerical calculation

2015-12-16

袁建国(1963—)，浙江诸暨人，工程师，从事电除尘技术及电除尘设计研究。

X773

A

1008-021X(2016)02-0093-03