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大型烟气脱硫塔底部的浆液池都采用侧入式搅拌设备。但对工业规模的侧入式搅拌流场的数值模拟的研究却很少且不够深入。本文对烟气脱硫吸收塔底部的浆液池进行了数值模拟,内容包括侧搅拌的单相流和液固两相流的模拟。
模拟的浆液池模型为直径13 m,液位高度13 m的圆柱形搅拌槽,安装的搅拌器直径为1.2 m,转速为190 rpm,安装高度取1.3 m。单相流的搅拌介质为水;液.固两相流模拟的固相体系为直径100μm的均匀沙粒。
单相流的模拟采用多重参考系法。首先模拟了推进式侧搅拌器的流场,并研究了搅拌器的个数、分布方式、搅拌器的安装角度对流场的影响。结果显示:两个搅拌器相距22.5°放置时的流场最优,浆液池内低速流体的体积分数较小,流体流动情况较好。搅拌器与半径夹角θ的作用是阻止圆周运动,增加湍动,提高混合效果;搅拌器与壁面法线夹角φ的主要作用是:调整搅拌器的射流方向,并可提高浆液池底部流体的湍动。
液固两相流的模拟采用滑移网格法。首先对单个搅拌器的液固搅拌效果进行了模拟,根据固含率分布的特点和流场特点提出了改进办法:增加搅拌器个数、改进搅拌器的分布方式、提高搅拌器转速、采用合适的搅拌器安装角度。然后分别对每种改进方法的液固两相混合效果加以模拟考察。结果显示:两个搅拌器相距180°放置时,浆液池底部固含率最低,仅为0.0921,固体颗粒最大悬浮高度最高,为9.1 m,固体颗粒的悬浮状态最好。