黄磷喷淋塔数值模拟研究

合集下载

电炉法黄磷生产火灾危险性

进行火灾危险性分析对我们的防火灭火工作大有帮助。
1 黄磷生产的工艺流程
首先，将磷矿石、硅石、焦丁破碎送往烘干炉，烘干原
料按一定比例配料均匀混合后提升人料柜，混合料顺料柜
中的下料管进人电炉。
黄磷电炉的动力由变压器将电压降至工作电压提高，
输人的三相电流分别输入三根石墨电极，电极以电阻热为
主要形式产生高温，将炉料形成熔融状态并进行反应，原
磷矿石硅石
炉
顶变
破碎机
焦炭
排空燃烧
料压柜器
水循
冷冷冷
环
筛分机筛分机
水封凝凝凝
电炉
使
塔塔塔
用
烘干机皮带运输机
CO 回收使用
受磷槽精制槽
预沉降槽集渣池
料柜
成品槽
地下槽
污水处理系统
配料秤吊料桶
图1
包装
泥磷处理系统
成品出库
黄磷
电炉法生产黄磷工艺流程图
2 主要火灾危险因素分析通过对电炉法生产黄磷工艺流程、原料和产物进行分析，在此生产过程中将火灾危险性因素分为三类： 2.1 火灾危险性物质（表 1）以上介绍了在黄磷生产过程中所涉及到的火灾危险性物质，其中除了介绍了物质的理化性质外还介绍了各物质的毒性，这有利于在有效的开展灭火救援的同时做好个人防护，避免不必要的伤害。 2.2 火灾危险性岗位回转烘干机岗位、电炉岗位、黄磷精制岗位、成品磷包装岗位、磷渣（磷铁）排放岗位和泥
热水由锅炉蒸汽直接加热。经加热、保温、漂洗沉降后，粗
磷分离成泥磷和成品黄磷，黄磷即可计量包装。
精制过后剩余的泥磷存于泥磷池中。泥磷可用泵抽人
旋转加热窑中，以磷炉尾气为热源加热，使泥磷中所含元

湿法烟气处理喷淋塔内流场的数值模拟

湿法烟气处理喷淋塔内流场的数值模拟
李恋;李录芬;杨仲曹;张侠挺;沙策
【期刊名称】《化工与医药工程》
【年(卷),期】2022(43)6
【摘要】以某项目湿法烟气处理喷淋塔为研究对象,利用Ansys Fluent软件对塔内的气液两相流进行了数值模拟。

分析了喷淋塔结构及运行参数对塔内流场的影响,结果表明:喷淋浆液具有整合流场的作用,有利于气液两相间的传质换热;入口角度对远离入口端的壁面附近流场具有较大影响,不宜设置过小,在75°时,塔内流动比较稳定,流速均匀;喷淋液滴粒径的大小对其在塔内停留时间具有较大影响,在过小时容易使液滴进入烟道,宜设置在1.5~2mm之间;喷淋液滴速度对烟气流场具有改善作用,当液滴速度达7m/s时可减少烟气回流区,提高塔内空间利用率。

【总页数】5页(P19-23)
【作者】李恋;李录芬;杨仲曹;张侠挺;沙策
【作者单位】浙江安防职业技术学院
【正文语种】中文
【中图分类】X701
【相关文献】
1.湿法烟气双入口脱硫喷淋塔内烟气流场的数值模拟
2.湿法烟气脱硫(WFGD)喷淋塔内烟气流场的数值模拟研究
3.双面对切进口结构的湿法烟气脱硫喷淋塔内流场
的数值模拟和实验研究4.烟气湿法处理喷淋塔内流场的数值模拟研究5.湿法烟气脱硫喷淋塔内气液流场的数值模拟
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

区域熔融法提纯工业黄磷的数学模型与实验研究

1300 392440 12192 809 2412 1406 46220 8715 320
keff*
0.151 0.130 0.071 0.284 0.018 0.103 0.028 0.013 0.175
*The determination of keff referred to reference [13]，conditions: travel rate 5 mm⋅h−1，zone length 0.1L
REN Yong-sheng, LI Jun, MA Rui, XU Jie-lin (Department of Chemical Engineering, Sichuan University, Chengdu 610065, China)
Abstract: In order to meet the demand of high-pure phosphoric acid and semiconductor industries, a combined theoretical and experimental approach was undertaken to find out the influences of zone length and times of zone pass on the solute distribution in ingot after the purification process of industrial yellow phosphorus by zone melting method. A numerical model was provided to predict the solute redistribution at any position of the ingot. The experimental results indicate that purifying phosphorus by zone melting method is appropriate, and the analysis results of the ICP-MS (inductively coupled plasma mass spectrometry) show that the removal results of the targeted 13 impurity ions (Fe, Ca, Co, Mg, Cr, Cd. Mn, Ni, Cu, Pb, Zn, Al, As) are satisfactory. Through the comparison of the experimental results with the theoretical predictions, it shows that the numerical model proposed can be used to predict the solute concentration distribution in ingot after zone melting process. The experimental results also indicate that, using purification process of zone melting, the purity of 60% product yellow phosphorus could easily reach higher than 99.99999% after 10 zone passes with zone length of 10% ingot length and travel rate of 5 mm⋅h−1. Key words: purification; zone melting; numerical model; yellow phosphorus; solute distribution

燃磷塔内燃烧过程的数值模拟

2. D epartm en t of Eng ineer ing M echan ics, Tsinghua Un iversity, Be ij ing 100084, Ch ina)
Abstract: Pho sp ho ric acid can be p roduced by bu rn ing yellow p ho sp ho r. T he design of a yellow 2p ho spho r bu rn ing tow er needs accu rate analysis of the com bu stion p attern and the flow in the tow er. T he tu rbu len t com bu stion flow in a bu rn ing tow er w as sim u lated num erically u sing the fin ite vo lum e m ethod and a S IM PL E algo rithm w h ich included therm al rad iation effects. T he m odel p redicted the m ass fraction d istribu tion s and the tem p eratu re and velocity d istribu tion s fo r analysis of the flow field in the tow er. T he num erical resu lts ag ree w ell w ith experim en tal data.
ICSNSN11120202022300N54
清华大学学报 (自然科学版) J T singhua U n iv (Sci & T ech) ,

喷淋塔的参数化设计及数值模拟分析

作者签名：
日期：
年
月
日
学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湘潭大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。
Program
Chemical Process Machinery
Specialization
A New Technology of Process Equipment and CAD
Degree
Master of Engineering
University
Xiangtan University
Date
作者签名：
日期：
年
月
日
导师签名：
日期：
年
月
日
摘
要
摘
要
吸收塔是脱硫系统的核心设备，喷淋塔作为我国最早引用的塔型，因其工艺成熟、结构简单和运行可靠而一直被我国脱硫领域所广泛应用。在对喷淋塔进行设计时，相关参数主要依靠各公司设计者的经验和反复的模拟优化确定，此过程工作量大、设计周期长且效率低下。因此，本文以提高喷淋塔的设计效率及优化其性能为出发点，进行了如下研究：首先，选择 vb 语言在 SolidWorks 平台上开发出集喷淋塔设计及三维绘图于一体的喷淋塔参数化设计系统。该系统包括自动设计计算模块、数据库模块、模型库模块和参数化驱动模块四大模块。运用该系统，可自动完成喷淋塔设计与绘图工作，从而有效的提高设计开发效率，减轻大量重复劳动量。其次，在 Fluent 软件中，采用 Euler-Lagrange 模型模拟喷淋塔内两相流场。通过研究入口烟道长度、入口烟道倾角、入口烟道底部距浆液池液面高度、空塔气速和液气比对喷淋塔性能的影响，发现：在采取塔前喷淋塔降温措施时，需要增加喷淋的入口烟道长度以增强降温效果；入口烟道倾角的最佳取值为 6-12°；入口烟道底面距浆液池液面高度取值在 2.7m 左右范围时，塔内整体性能较好；提高空塔气速对整个塔内的流场趋势影响不大，但随着速度增大，塔内压力损失及颗粒的逃逸量都会随之增大，因此，在某种特定情况下，可采取提高空塔气速的方法来减少设备投资和占地面积；塔内压力损失随液气比增大而增大，但液气比在 10.8—13.4L/m3 范围内变化时，塔内压力损失的变化不太明显，此时，采取增加液气比来提高脱硫率的方法比较可行。关键词：脱硫；喷淋塔；参数化设计；模型；数值模拟。

装有旋流板的脱硫喷淋塔流场数值模拟研究

装有旋流板的脱硫喷淋塔流场数值模拟研究刘仲然;卢玫;薄佳燕【摘要】湿法脱硫喷淋塔内流场的分布对脱硫效果有着较大的影响,为解决脱硫塔内流场不均匀性问题,提出一种在脱硫塔内加装旋流板的方法,采用Realizable k-ε 模型、DPM模型进行数值模拟,比较分析内部无旋流板结构的喷淋塔以及塔内分别加装1~3层扰流板且喷淋层采用高位布置的情况.结果表明,无旋流板时,喷淋塔内烟气分布不均匀;加装旋流板后,喷淋塔内烟气流场改善效果明显:塔内横截面烟气速度标准差值从2.375最低可降到1.056.综合分析脱硫场内流场、温度场和压力场,发现加装2层旋流板后塔内流场及温度场分布较为理想,有助于提高脱硫效率.【期刊名称】《能源工程》【年(卷),期】2017(000)005【总页数】6页(P48-53)【关键词】脱硫喷淋塔;旋流板;Realizablek-ε模型;DPM模型;数值模拟【作者】刘仲然;卢玫;薄佳燕【作者单位】上海理工大学能源与动力工程学院热工程研究所,上海 200093;上海理工大学能源与动力工程学院热工程研究所,上海 200093;上海理工大学能源与动力工程学院热工程研究所,上海 200093【正文语种】中文【中图分类】X511湿法脱硫是国内外实际运用比例最高的脱硫工艺，脱硫喷淋塔作为湿法脱硫工程中的核心设备，是火电厂烟气后处理中的主导塔型。

脱硫塔的脱硫效率受脱硫塔内气液两相流动的直接影响[1-2]。

由于工业湿法脱硫塔内的流场较复杂，传统的实验方法在脱硫喷淋塔的研究中，一般只限于某种塔内结构或者某种塔型。

对脱硫喷淋塔应用Fluent等软件通过数值模拟的方法，能更有效地分析其内部的流场及温度场[3-5]。

唐志永等[6]对某型脱硫喷淋塔空塔进行二维模拟，指出塔体形状对流场影响较大。

刘定平等[7]对某型切圆式喷淋塔流场进行数值模拟研究，结果表明喷嘴数量及其位置分布会影响塔内的气流分布状况。

丁开翔等[8]对某型喷淋塔进行数值模拟研究，提出不同淋层布置会对脱硫效果产生较大影响。

大型脱硫塔喷淋段气液两相流动与传热的数值仿真及验证

大型脱硫塔喷淋段气液两相流动与传热的数值仿真及验证摘要：对大型湿法脱硫塔喷淋段内部的气液两相流动和传热过程进行模拟，并将模拟结果同现场运行数据进行对比．结果表明：良好的喷淋层和喷嘴布置可对塔内烟气流动起到很好的整流作用；在烟气入口对面的浆液池上方存在一气相的最高压区；原烟气的高速冲入对浆液滴的运动轨迹产生明显的影响，使得烟气入口处形成了一个斜向下呈带状的液滴浓度高值区；喷淋塔内温度梯度变化较大的区域在靠近吸收塔入口的位置，且此区域随烟气量的增大而扩大——简单忽略塔内气相温度场的不均匀性势必将给计算带来误差；喷淋塔内的气相温度场和水蒸气浓度场分布有明显的一致性规律，证明了塔内的降温过程主要为蒸发冷却．关键词：大型喷淋塔；气液两相流；传热；温度场；水蒸气；数值仿真随着环保标准的日益严格，对烟气脱硫装置的设计和运行也提出了更高要求．当前，很多烧结脱硫装备投资巨大，但无法正常运行，或脱硫效果欠佳，主要原因就在于对脱硫塔内气液两相流动规律的认识不够，以及对烟气降温的控制效果不佳．因此，有必要对脱硫装备内部的流动、传热和传质过程做更深入的分析，从而为设计和运行的优化提供依据．计算流体力学CFD(computationalfluiddynam-ics)仿真是研究湿法脱硫过程的重要手段．针对脱硫塔内气相流场的模拟研究较多[1-3]，但未考虑离散相作用的模拟结果在实际应用上的价值有限．吸收塔内多相流模拟则为认识气液两相的相互作用和分布规律提供了重要帮助，但相关文献大多未涉及温度场的模拟[4-9]．此外，还有一些针对脱硫塔内化学反应的模拟研究，但基本上也都忽略了烟气降温过程和塔内的温度场变化，即不考虑温度场对反应的影响[10-12]；或将塔内温度变化简单假设为沿高度方向的一维函数，忽略其在径向的变化[13-14]．可见，对大型脱硫塔内温度变化规律的掌握还有待进一步深入研究．有学者在焚烧烟气急冷段内同时考虑了温度场、气液双膜理论和气固缩核反应模型[15]，但仅模拟了几个喷嘴．已有的文献大多受限于计算机的运算速度，故常常对模拟的脱硫塔几何尺寸进行缩减，或仅计算少量喷嘴以减少颗粒轨迹计算和两相耦合迭代的计算开销[15]，由此限制了研究结果在大型脱硫塔上的应用和推广．本文借助上海市超级计算机中心的硬件平台，采用计算流体力学仿真的方法，对某大型喷淋塔的全尺寸喷淋段进行研究，详细模拟了塔内的气液两相流场和上百个喷嘴的喷淋，充分考虑了气液两相间的耦合作用(传动量、传热和传质过程)，并将气相湍流脉动对颗粒运动的影响也考虑在内，从而获得较精确的塔内温度分布和烟气组分(主要是水蒸气)分布．以此揭示脱硫塔内气相和液滴颗粒相的分布特点，并讨论塔内传热、传质的规律及对脱硫过程的影响．模拟结果和现场实测数据进行对比，以进一步验证模拟的正确性．1数学模型及控制方程本文的气液两相流模拟采用欧拉-拉格朗日方下处理离散相(液滴)．对于气相，为了封闭Reynolds时均方程组中的二阶关联项，本文采用标准k-ε模型．离散相颗粒的轨道通过积分拉氏坐标系下的颗粒作用力微分方程来求解．文中还考虑了气相湍流扩散对颗粒相的分布和轨迹的影响，通过颗粒随机轨道模型来计算，即采用随机行走模型(discreteran-domwalkmodel)来考虑湍流脉动对颗粒相的作用．为了更全面地模拟气液两相间的传递过程，本文考虑了能量方程．由于气液间的传热伴随着蒸发乃至沸腾，因此还要加入液滴气相的组分输运方程．因此，当计算离散相的液滴颗粒轨道时，将同时跟踪计算颗粒沿轨道的热量、质量、动量的损益，这些物理量将用于随后的连续相(气相)的计算中去．交替求解离散相与连续相的控制方程，直到二者均收敛为止，此即双向耦合计算．通过积分流场中颗粒的运动、能量以及组分方程，得到颗粒的速度、轨迹、温度和组分分布．以下略去气相控制方程，仅列出离散相方程和气液两相耦合的有关方程．1.1离散相方程颗粒作用力平衡方程在笛卡尔坐标系下的形式为式中：FD为颗粒驰豫时间；Re为颗粒的相对Reynolds数；ui为流体相速度；upi为液滴颗粒相速度；μ为流体相动力黏度；ρp为液滴颗粒密度；dp为颗粒直径；gi为外力对液滴颗粒的加速度．式(1)右边依次为流体对液滴颗粒的曳力项、重力项(包括浮力作用)和其他作用力项．气相湍流对颗粒相的分布和轨迹的影响通过颗粒随机轨道模型来计算．设流体湍流各向同性，认为流体速度脉动值iu′符合高斯分布．当颗粒穿过湍流主气流中的蒸汽浓度由水蒸气的组分输运方程求解得到，即2模拟对象及模型简化本文以某实际运行的大型喷淋塔为模拟研究对象，采用ANSYSFluent12.0计算平台进行模拟．喷淋塔设计烟气量120万m3/h，原烟气入口温度130,℃，原烟气湿度7%(体积分数)．共4层喷淋，最上层与最下层喷淋层及喷嘴的布置方式相同．各喷淋层的位置高度为8,m、10,m、11.75,m和13.5,m，底层喷淋距吸收塔入口顶部1.5,m．每层有41个实心锥喷嘴，单喷嘴流量56.6,t/h，喷射角度90°．喷射液滴颗粒的平均直径为1.7,mm，液滴颗粒服从Rosin-Rammler分布．喷淋层结构和喷嘴布置见图1．吸收塔的模拟范围从浆液池的顶部开始，直至除雾器的入口为止，目的是充分模拟吸收塔内喷淋段的气液两相流动和传热过程．吸收塔入口尺寸为8,m×4.5,m，吸收塔直径11,m，模拟段高度15.5,m，如图2所示；烟气入口在第1层下的入口处，烟气出口在上方，各喷淋层的位置也标示其中．边界条件：入口条件为速度入口，出口条件为压力出口．采用Launder和Spaleding提出的标准壁面函数法来进行壁面处理．模拟过程中不考虑浆液管路和喷嘴本体对流动的影响．模型总共划分网格数170万，采用六面体网格．由于采用随机颗粒轨道模型，在整个计算过程中，离散相迭代更新一次总共需跟踪656,000条颗粒轨迹线．因迭代计算量大，所以本文的模拟借助于上海市超级计算机中心的公共平台．根据工程实际情况，本文的计算模型对脱硫塔内的烟气-浆液两相流动做如下的简化和假设．(1)将烟气视作不可压缩牛顿流体．(2)忽略气液两相与塔壁面间的传热；忽略塔内化学反应热和烟气组分在水中的溶解热．(3)将烟气视为理想气体，将液滴视为刚性球体考虑．(4)计算中不考虑液滴颗粒之间的碰撞、破碎及聚并效应．不考虑因为液滴蒸发、变形和传质过程导致的烟气流速和曳力系数的变化．(5)液滴碰壁后便中止液相对气相源项的计算．3数值模拟结果与分析3.1气液两相流动的模拟结果图3为纯气相模拟(不考虑液相)情况下的纵向中心截面的速度矢量场图．可见在没有浆液喷淋的情况下，由于原烟气的刚性和惯性，高速冲入吸收塔后，势必向入口对面的塔壁冲去并折流向上．由于高处仍有较大的气流速度差异．并且由于烟气刚性造成的偏流，使得在吸收塔的左上部和右下侧形成了两个明显的大旋涡．图4 为底层喷淋和顶层喷淋的模拟结果，其中忽略了烟气流动的影响．很明显，图4(b)所示顶层喷淋下来浆液的停留时间更长，因此气液接触时间也更长．从图4(a)可以看出，喷嘴排布设计达到了很好的截面覆盖率．并且各层喷嘴交错布置(如图1所示)，这样可以照顾到最大的截面覆盖率，强化气液接触效果，为烟气的快速降温和高效洗涤创造了很好的条件．图5为气液两相流情况下的纵向中心截面的气相相场流线图(坐标用气流速度m/s表征)．与图3纯气相时塔内明显偏流相比，在上百个实心锥喷嘴的大喷淋下，烟气偏流的情况得到了很好的克服，而且各层喷嘴互相交错、弥补了前一层可能的气流“短路”，因此气液接触效果很充分．可以看出，高温烟气起初以高速的刚性气流冲入吸收塔，但水平速度分量在大喷淋的作用下急剧衰减，还不到塔中心水平动量就消减得很小了，烟气转而垂直向上，和喷淋液呈逆向流动．与图3相比，图5中底层喷淋上部的烟气速度已趋向一致，烟气偏流导致的高速区也消失，气相在塔中的“充满度”明显提高，消除了大部分旋涡；并且吸收塔出口处的气流速度也非常均匀．烟气在截面上分布均匀，在塔内的停留时间也越长，使气液接触效果趋好．图6 为气液两相流情况下纵向中心截面的压力分布图．可见，由于整流效果良好，因此烟气入口轴线以上的区域基本可视作平推流，即截面上的速度差异已经很小，可以认为基本只有垂直向上的速度分量．此时，压力分布云图上的等压线和烟气流动方向基本垂直．随着烟气向上流动，静压逐渐降低．图6中在吸收塔的右下侧有个压力最高区，对比图5可知，这是由于一部分烟气进入吸收塔后转而向下，朝浆液池冲去，受阻后又向上运动，致使在烟气入口对面的浆液池上部产生一个高压区．图7 为纵向中心截面的离散相浆液滴浓度分布(4 层喷淋)．图中红色区域为纵向中心截面正好经过的喷嘴的出口浓度，由于恰为喷嘴的中心，因此离散相浓度最高．而对各喷嘴来说，沿喷射方向离散相浓度逐渐降低(这在图7最上两层喷嘴表现得尤为明显)，这显然是喷嘴雾化和液滴扩散的体现．由图7可见，底层喷淋以下的浆液高质量浓度区域范围最大，因为各层喷淋的浆液最终都叠加到喷淋塔下部；沿轴向向上则逐层降低，顶层喷淋的浆液滴质量浓度最低，这和实际情况是吻合的．由图7还可发现，在烟气入口处形成了一个斜向下呈“带状”的液滴质量浓度高值区．这主要是由于原烟气的高速冲入，使得浆液滴改变原先垂直下降的轨迹，而产生一个水平侧向的动量；同时，也因为高温烟气将一部分浆液蒸发，使得对应高温区域的离散相质量浓度降低．3.2气液两相传热的模拟结果图8为纵向中心截面和塔体入口水平中心截面的气相温度分布图．由图8可见，高温烟气冲入吸收塔后，在浆液大喷淋的作用下，被快速冷却到接近饱和温度(52,℃)．吸收塔中大部分区域都处于冷却后的温度(冷却终温)，只有靠近吸收塔入口处的区域有明显的温度梯度．基本在第1层喷淋以下就完成了烟气冷却过程．在计算过程中，对温度梯度变化明显的地方采取了网格加密．图9为纵向中心截面的水蒸气质量分数分布图．将其与图8对比可发现，温度场分布和水蒸气浓度场分布非常相似．即喷淋液蒸发冷却的过程就是烟气的降温增湿过程，水滴的蒸发相变最终使烟气中的水蒸气浓度达到接近饱和，净烟气温度和大喷淋浆液的温度基本一致．可以近似认为，喷淋浆液的蒸发量和烟气的增湿量是相等的(不考虑烟气出口少量的细液滴夹带)．m3/h时(烟气初始温度、湿度同前)、经过4层喷淋后的纵向中心截面的气相温度分布．可见随着烟气量增大，温度梯度变化的区域不断扩大．6×105m3/h烟气量时，温度梯度变化区域在塔体径向仅为吸收塔的1.4倍直径；而在1.4×106,m3/h烟气量时，温度梯度变化区域在塔体左下部已经扩大到吸收塔的中轴线．因此，烟气量越大，同一塔体内的高温区范围也越大．一般来说，塔内烟气温度越高越不利于脱硫效率的提高，由此也说明了为什么大烟气量下要保持、提高脱硫效率就更困难的事实．已有文献[10-12]往往以脱硫塔内温度均一为前提进行模拟计算，本文的模拟则证明塔内的温度不均匀性恰恰是无法忽略的．因为气液间传质的关键参数，如扩散系数、平衡浓度、亨利系数等都和温度密切相关，故忽略温度场的不均匀性就势必会导致传质计算的偏差和不精确性．图10(b)与10(a)的工况相对应，为纵向中心截面的气相水蒸气质量分数分布图．与图10(a)的温度梯度变化相仿，随着烟气量的增大，塔内的湿度梯度变化区域范围也不断增大．可见随着烟气量的增大，气液两相最终完成降温增湿过程的空间区域是不断扩大的．吸收塔内烟气降温的过程实则就是烟气-浆液之间的热湿交换过程，烟气温度降得越低，浆液蒸发总量就越大，烟气的增湿程度也就越大．这种传热与传质的耦合关联，使得可以用脱硫后净烟气的湿度大小来印证烟气降温的效果．图12即为数天内现场吸收塔的排烟湿度(净烟气中水蒸气的体积分数)的截屏曲线和模拟数值的对比．实测数据对应的现场工况虽略有波动，但原烟气参数基本上为：烟气量1.2×106m3/h，原烟气温度130,℃，原烟气中水蒸气的体积分数7%；数值模拟也按照这个工况进行仿真.由图12可见，脱硫后净烟气中水蒸气的体积分数从7%增至12%～13%，已基本达到饱和．图中的模拟数值略低于实际运行曲线，原因可能是模型中在0～100℃之间取了10个温度点来给定水的饱和蒸汽压，模拟过程中其余温度点的蒸汽压通过插值的方法自动计算得到，由此可能会引起一些偏差．但总体来说，数值模拟结果和现场实测的运行曲线相吻合，模拟结果的正确性得到了现场实测数据的检验．4结论本文采用计算流体力学方法对大型脱硫塔的喷淋段进行仿真，模拟过程中充分考虑了气液两相间的耦合作用(传质、传动量和传热过程)，得出了详细的气液两相流场和温度场、水蒸气组分场的分布规律，并和现场实际运行数据进行对比．(1)良好的喷淋层设计和喷嘴布置能极大地消除刚性烟气高速冲入吸收塔后形成的旋涡区，从而对烟气流动起到很好的整流作用；防止烟气短路的同时，强化了气液接触的效果．(2)吸收塔内采用实心锥喷嘴喷淋时，烟气入口轴线以上(或底层喷淋层以上)的区域基本可视作平推流，气相压力等势线和纵轴线基本垂直．(3)原烟气的高速冲入对浆液滴的运动轨迹产生了明显的影响，由此在烟气入口处形成了一个斜向下呈“带状”的液滴浓度高值区．(4)高温烟气冲入喷淋塔后，由于多层浆液大喷淋的洗涤，使烟气冷却过程在较短的时间内得以完成．喷淋塔内温度梯度变化较大的区域靠近吸收塔的入口，随着烟气量逐渐增大，温度梯度变化区域不断扩大．由此证明，以往文献中将塔内视为等温条件来进行计算或模拟将会带来误差，结果不精确．(5)喷淋塔内的气相温度场梯度变化和水蒸气浓度场梯度变化有明显的一致性规律，证明了塔内的主要降温过程为蒸发冷却．。

脱硫喷淋散射塔仿真分析报告

脱硫喷淋散射塔仿真分析第一节脱硫喷淋散射塔简介1.1脱硫喷淋塔简介图1.脱硫喷淋散射塔SO2的排放会给人类带来严重的环境问题和生态问题，所以对排放到空气中的烟雾要进行脱硫处理。

在整个脱硫系统中，吸收塔是最核心的设备。

现今国内外常用的吸收塔主要有喷淋塔、液柱塔、鼓泡塔和填料塔四种。

喷淋塔是目前应用最成熟也是最有优势的塔型。

在喷淋塔中，吸收液与烟气的接触一般采用逆流方式。

喷淋塔结构如图1-1 所示，将塔由下至上按功能分成氧化反应区、SO2 吸收区和洁净烟气除雾区。

除雾区设置在塔顶部，一般布置有除雾器；SO2 吸收区在塔体中部，该区包含着 2～6 个喷淋层，每个喷淋层的构件为一根带多个雾化喷嘴的喷淋管，喷淋管的主要作用是将吸收液输送至塔内，同时为保证吸收液的覆盖率高于200%，各喷淋管还需要错开成一定角度布置；氧化反应区指位于塔下部的浆液池，在池中需要布置一定数量的氧化空气管和几台搅拌器以保证氧化反应进行得够充分。

对烟气进行脱硫处理时，烟气从距浆液池液面一定距离的入口烟道引进吸收塔内，逆流向上运动，被喷淋管上的喷嘴雾化喷射成的微小液滴接触，发生 SO2 吸收反应。

脱硫处理后的烟气继续向上流经除雾器，分离掉烟气中所夹带的液滴，而吸收液则滴至浆液池，与氧化空气经搅拌器搅拌后发生氧化反应。

第二节脱硫喷淋塔的物理模型2.1 二维设计图2.1 脱硫塔草图表2.1脱硫塔主要数据2.2三维模型运用CAD软件建立脱硫塔的三维模型，如图2.2所示图2.2 脱硫塔的三维模型第三节脱硫喷淋塔的数学模型3.1模型分析脱硫塔内的气液分布严重影响系统的脱硫效率、阻力损失以及除雾器的除性能，而影响脱硫塔内气液分布的因素主要有烟气进口方式和进口烟气与液面的倾角、喷淋装置的布置和喷嘴的特性（喷射角度、半径等）等。

喷淋塔内脱硫过程中烟气与浆液的吸收过程是一个典型的气液两相流动过程。

Euler-Lagrange 方法中的颗粒轨道模型（DPM）是著名的颗粒流体两相流模型之一，它用 Euler 方程描述气体湍流的连续相，用Lagrange 方程进行粒子跟踪来描述颗粒离散相，该模型优于其它两相流模型的地方是：它是在拉格朗日坐标系中模拟颗粒之间碰撞过程的，通过将离散相分成颗粒，将描述运动的方程分成颗粒间相互碰撞的作用力方程和流体对每一个颗粒的作用力方程两部分进行模拟的。

喷淋塔液滴粒径分布及比表面积的实验研究

喷淋塔液滴粒径分布及比表面积的实验研究祝杰，吴振元，叶世超，刘振华，杨云峰，白洁【摘要】摘要：以水和空气为实验介质，通过拍照法获得喷淋塔内液滴粒径分布，考察了不同喷淋量及空塔气速对塔内不同高度处液滴Sauter平均直径（SMD）的影响，并对液滴粒径分布进行了理论分析。

结果表明，喷淋塔顶部液滴分布密集，底部稀疏，液滴群在下落过程中，平均粒径减小且趋于均匀化；塔顶处液滴SMD随喷淋量的增加而增大，处在塔中下部的液滴SMD则随喷淋量增大而减小，提高空塔气速，可减小平均粒径；理论分析认为，液滴粒径减小主要是由于发生了碰撞破碎的缘故，而塔内液滴大小不一是碰撞的主要原因；通过量纲1化拟合得到喷淋塔内液滴SMD经验关联式，其计算结果与实验值吻合较好；考虑液滴破碎的喷淋塔比表面积比不考虑破碎的比表面积大70%左右。

【期刊名称】化工学报【年(卷),期】2014(000)012【总页数】7【关键词】喷淋塔；碰撞；液滴；Sauter平均直径；分布引言喷淋塔具有结构简单、不易堵塞、气体阻力小、易于大型化、传质性能稳定等显著特点[1]，在化工、电力、冶金等行业广为应用，尤其在烟气脱硫领域显示了较大的生命力[2-4]。

喷淋塔中气液两相的传质过程发生在液滴表面，因此，液滴的大小和运动特征是决定喷淋塔传质性能的关键因素。

喷淋塔惯用喷嘴分散液体，产生的液滴在喷嘴下方散开并形成雾锥，继而做竖直向下的沉降运动。

液滴的大小和运动特性受两个因素的控制：一是喷嘴的分散性能，二是液滴在自由落体过程中的相互作用。

已有诸多文献报道喷嘴的分散性能，而对于液滴在沉降过程中相互作用的研究，鲜见报道。

李荫堂等[5]对喷淋塔惯用喷嘴的性能和常见条件进行了讨论，认为雾化液滴具有较宽的粒径分布，并通过理论计算得到了喷淋塔内液滴的停留时间分布；李兆东等[6]用实验的方法研究了喷淋塔旋流喷嘴的分散特性；张力等[7]采用数值模拟方法分析了喷淋层间距、喷嘴压降、喷淋角对喷淋效果和喷淋塔阻力特性的影响；朱学军等[8]实验研究了旋流式低压喷嘴的液滴粒径分布特性；Bandyopadhyay等[9]研究了喷淋塔的临界流喷嘴的雾化机制；Liu等[10]讨论了液气比及混合角对旋流式喷嘴雾化液滴平均粒径的影响。

船用烟气脱硫塔喷淋系统数值模拟研究

第 '$ 卷第 ! 期 &%&) 年 ! 月
石油化工设备 !"#$%&'"()&*+ ",-)!(".#
/01"'$. .0"! 2345 &%&)
文章编号 ) !%%%#)**,&%&)-%!%%&'%(
船用烟气脱硫塔喷淋系统数值模拟研究
陈建华 !"# 豆少刚 !"# 李金波 !"# 王丽娟 !"# 孙冬来 !"# 何义明 !"# 陈萌萌 !"#
&!$' YH=L ; &ZN [ &3OH=L 5 & AP HD2 \A>AH@RO C= EH<DP KNHL=C>N> AVUA@P >J>PA? SH>AK C= POA =A<@HD =APWC@G H=K POA EH<DP P@AA PARO=CDCLJ&%'2]@CRAKNH A=LN=AA@N=L& #'!#")!.!#'*:!#!'2

定量计算各底部事件和顶部事件的失效概率"得到了各底事件在离心泵系统的重要度" 估算了零部件和系统的可靠度"可为化工离心泵常见故障的处理提供参考%
参考文献 &!' 高迎平"李洋"常文韬"等$ 基于模糊动态故障树的化工设备
#'!/&,,+/-.9,2 &1' ;<=<> 4?@A BA=CD& ;<><E FCDGH= IJKCLK<& MAGN@

脱硫湿烟气喷淋冷凝过程数值模拟研究

脱硫湿烟气喷淋冷凝过程数值模拟研究大中型燃煤电厂多采纳湿法脱硫技术，脱硫过程导致大量水分蒸发，600 MW机组经湿法脱硫后排放的烟气中携带水蒸气超过200 t/h。

脱硫湿烟气中的水蒸气及低温余热是燃煤电厂水资源和能量损耗的重要局部。

讨论说明，脱硫后烟气中的液滴含量越少，烟囱出口烟尘含量越低，因此削减脱硫系统出口含湿量是提高脱硫系统协同除尘力量的关键。

正确理解湿烟气喷淋冷凝过程的传热、传质及相变规律，对于提高喷淋冷凝效果，降低水资源铺张具有重要意义。

前人讨论大多为喷淋方向及喷淋层组合方式，但喷淋冷却系统设计优化还不完善，如因喷淋层布置高度、喷嘴角度设置不合理而达不到抱负的冷却效果；或因喷淋水流量和温度不适宜导致水资源和能量的铺张；或因雾化程度过低，导致液滴粒径过大，造成气液接触面积小。

本文对湿法脱硫后烟气的冷凝过程进展数值模拟讨论，采纳双层喷淋布置，为增加气液接触时间在烟气入口上方布置填料，从冷凝室装置构造以及气液两相参数等方面进展了数值模拟和性能分析。

讨论喷淋层不同间距、喷嘴角度、液滴直径、液气比、液滴温度、烟气流速对于冷凝效果的影响，从而确定脱硫湿烟气冷凝优化条件，以期为工程实践供应参考，进而到达节水节能、消白、除尘一体化的目的。

1 模型建立及验证采纳双层喷淋布置，顶层喷淋距烟气入口截面3.2 m，底层喷淋距烟气入口截面2.2 m。

填料层高度为0.6 m，布置在烟气入口截面上方0.4 m 处。

图1 冷凝室简化模型气相与颗粒之间的耦合模型，本文采纳的是双向耦合模型。

离散相与连续相的双向耦合是通过求解连续相掌握方程和离散相运动方程来实现，直到两相不再随着迭代的进展而变化为止。

在5次转变液气比中，试验均重复3次，并采纳多个测点，故试验值为屡次试验的平均值。

模拟值与试验值最大肯定误差为 4.29 K，最大相对误差为9%；模拟值与试验值最小肯定误差为2.73 K，最大相对误差为3.61 %。

两者总体相差不大，故认为建模合理。

冷凝室喷淋布置对脱硫湿烟气冷凝过程影响的数值模拟

第52卷第1期2021年1月中南大学学报(自然科学版)Journal of Central South University (Science and Technology)V ol.52No.1Jan.2021冷凝室喷淋布置对脱硫湿烟气冷凝过程影响的数值模拟李璐璐1,2，姚宣2,3，肖凡1,2，张缦2，金燕1，杨海瑞2(1.太原理工大学电气与动力工程学院，山西太原，030024；2.清华大学能源与动力工程系，电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室，北京，100084；3.北京国电龙源环保工程有限公司，北京，100039)摘要：为获取冷凝室的优化设计参数，基于Fluent 软件，采用欧拉−拉格朗日方法，构建三维稳态模型，将优化设计后的冷凝室作为计算对象，充分考虑气液两相之间的动量、质量、能量交换，系统分析冷凝室中喷嘴密度、喷淋层间布置、冷凝室高度对传热传质的影响规律。

研究结果表明：在直径为1m 的冷凝室内喷嘴的布置存在最佳密度，每层喷嘴最佳密度为19个/m 2；在其他运行参数及结构参数不变的条件下，两喷淋层错层布置，更有利于热质交换，可使出口烟温再降低0.32K ；综合考虑出口烟温与容积冷凝负荷，冷凝室最佳高度为3.2m 。

关键词：气液两相流；凝结；相变；脱硫湿烟气；传质中图分类号：TK172文献标志码：A开放科学(资源服务)标识码(OSID)文章编号：1672-7207（2021）01-0116-08Numerical simulation of effect of spray layout in condensation chamber on condensation process of desulfurized wet flue gasLI Lulu 1,2,YAO Xuan 2,3,XIAO Fan 1,2,ZHANG Man 2,JIN Yan 1,YANG Hairui 2(1.College of Electrical and Power Engineering,Taiyuan University of Technology,Taiyuan 030024,China;2.State Key Laboratory of Power Systems,Department of Energy and Power Engineering,Tsinghua University,Beijing 100084,China;3.Beijing Guodian Longyuan Environmental Engineering Co.Ltd.,Beijing 100039,China)Abstract:In order to obtain the optimal design parameters of the condensing chamber,a three −dimensional steady −state model was built based on Fluent software and Euler −Lagrange method.Taking the optimized condensing chamber as the calculation object,the momentum,mass and energy exchange between gas and liquid were fullyconsidered,and the influence laws of nozzle density,spray layer arrangement and condensing chamber height on DOI:10.11817/j.issn.1672-7207.2021.01.011收稿日期：2020−07−21；修回日期：2020−09−29基金项目(Foundation item)：国家重点研发计划项目(2019YFE0102100)(Project(2019YFE0102100)supported by the National KeyR&D Program of China)通信作者：杨海瑞，博士，教授，从事循环流化床锅炉技术研究；E-mail:*****************引用格式：李璐璐,姚宣,肖凡,等.冷凝室喷淋布置对脱硫湿烟气冷凝过程影响的数值模拟[J].中南大学学报(自然科学版),2021,52(1):116−123.Citation:LI Lulu,YAO Xuan,XIAO Fan,et al.Numerical simulation of effect of spray layout in condensation chamber on condensation process of desulfurized wet flue gas[J].Journal of Central South University(Science and Technology),2021,52(1):116−123.第1期李璐璐，等：冷凝室喷淋布置对脱硫湿烟气冷凝过程影响的数值模拟heat and mass transfer in the condensing chamber were systematically analyzed.The results show that there is an optimal density of nozzles in a condensing chamber with a diameter of1m,and the optimal density of nozzles in each layer is19per square meter.Under the condition that other operating parameters and structural parameters are unchanged,the two spray layers are arranged in staggered layers,which is more conducive to heat and mass exchange and can reduce the outlet flue gas temperature by0.32K.Considering the outlet flue gas temperature and volumetric condensation load,the optimal height of condensation chamber is3.2m.Key words:gas−liquid two−phase flow;condensation;phase transition;desulfurization wet flue gas;mass transfer我国大部分燃煤发电机组采用石灰石−石膏湿法脱硫技术，脱硫后饱和湿烟气携带大量水资源及低温余热，湿烟气的直接排放不仅造成资源浪费，而且会引发一系列环保问题，如“石膏雨”“白烟”等[1−5]。

空气雾化硫磺喷枪的数值模拟

际参数，液硫速度５ｍ／ｓ时，对比不同空气流速下的液硫雾化流场，在空气进口速度为４～６ｍ／ｓ，雾化效果
最佳．
关键词：硫磺喷枪；空气雾化；两相流模型；数值模拟
中图分类号：ＴＱｏ２７．３２文献标识码：Ａｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７４ — ２８６９．２０１３．１２．０１３
实技术及应用等．
第１２期
８（１１）：２６－２７．
杨
Ｌ
酸工艺应用较为广泛ｌ＿１］．在硫磺制酸工艺中，对原料的利用及节能降耗有着重大影响的一个关键设
备就是硫磺喷枪，对液硫的雾化有着直接影响．硫
酸工业大多数采用的是直流单相喷枪雾化，其雾化效果不是很理想，对液硫的利用率不高．喷枪是
压力一速度耦合方程求解，并选用压力修正算法．结果表明，在喷枪四周输人一定速度的空气后，喷枪附近形
成一个涡流负压区，加速液硫向四周扩算，可增大雾化角及雾化行程，均匀雾滴分布．以某焚硫炉的工程实
收稿日期：２０１３－１１－１３基金项目：武汉工程大学研究生创新基金资助项目（ＣＸ２０１２２５）作者简介：杨红（１９７１一），男，湖北宜都人，教授，博士．研究方向：新型高效过程装备技术、机械设备智能监控、虚拟现

大型催化裂化催化剂喷雾干燥塔数值模拟及参数优化

大型催化裂化催化剂喷雾干燥塔数值模拟及参数优化秦娅;吕庐峰;侯栓弟;朱振兴【摘要】为考察大型FCC催化剂制备喷雾干燥塔内部流场对催化剂性能的影响,运用欧拉-拉格朗日模型,建立了50 kt/a大型喷雾干燥塔两相流CFD模型.通过对大型喷雾干燥塔的CFD模拟计算,得到了较详细的大型喷雾干燥塔内流场信息,如流速分布、温度分布及颗粒运行轨迹等.流速场分布数据表明,气相在塔中央流速较快,左右两侧各有漩涡生成,但是并不完全对称.从喷雾干燥塔的参数优化过程研究结果可以得到考察范围内较优的喷枪数目和喷雾角度.【期刊名称】《石油炼制与化工》【年(卷),期】2019(050)004【总页数】5页(P59-63)【关键词】喷雾干燥;催化裂化;催化剂;数值模拟【作者】秦娅;吕庐峰;侯栓弟;朱振兴【作者单位】中国石化石油化工科学研究院,北京100083;中国石化石油化工科学研究院,北京100083;中国石化石油化工科学研究院,北京100083;中国石化石油化工科学研究院,北京100083【正文语种】中文随着环保要求的日益严格，人们对催化裂化(FCC)的要求已经不再停留在只是单一生产轻质油，而是转变成过程脱硫、降烯烃、多产低碳烯烃等，而催化裂化技术的核心是催化剂，因此对FCC催化剂的性状提出了更高的要求，同时FCC催化剂也具有非常广阔的市场前景。

喷雾干燥塔是催化剂制备成型的核心装置。

国外FCC 催化剂装置中，催化剂浆料的干燥也采用喷雾干燥塔进行预干燥，其关键设备——喷雾干燥塔，多采用的是丹麦Niro公司和美国SDS公司研发的喷雾干燥塔；但是，采用其工艺技术的FCC催化剂装置产能多数在5～30 kt/a，如今，随着FCC催化剂装置大型化的发展，国内需新建50 kt/a FCC催化剂装置以适应市场需求。

若采用成熟的国外技术，就必须配套2套喷雾干燥系统，其缺点是：①国外进口喷雾干燥系统只是小型化喷雾干燥技术的复用，不利于大型化喷雾干燥技术的发展；②采用国外装备及工艺技术除了一次投资费用高外，喷雾干燥塔的喷嘴等易损件需要从配套的国外公司长期进口，存在长期的二次投资费用。

喷淋式吸收塔塔塔内流场模拟及优化毕业论文

喷淋式吸收塔塔塔流场模拟及优化毕业论文目录摘要 (I)Abstract........................................................... I I 1 绪论. (1)1.1 脱硫技术概述 (2)1.1.1 燃烧前脱硫 (2)1.1.2 燃烧中脱硫 (3)1.1.3 燃烧后脱硫 (3)1.2 课题研究背景 (3)1.3 本文主要研究容 (5)2 常见的湿法脱硫技术介绍 (6)2.1石灰/石灰石一石膏法 (6)2.1.1反应原理 (6)2.1.2工艺流程及核心设备 (6)2.2湿式氨法 (7)2.2.1反应原理 (7)2.2.2吸收过程 (8)2.2.3中间产品处理 (8)2.2.4副产品的利用 (8)2.3喷淋式脱硫塔 (8)3 脱硫塔部烟气流场的数学模型 (10)3.1 基本假设 (10)3.2 湍流时均NS控制方程 (10)3.3 k－ε模型方程 (10)4 喷淋塔流场的数值模拟 (12)4.1 FLUENT软件及其应用简介 (12)4.2 物理原型及计算参数 (15)4.2.1 物理原型 (15)4.2.2 基本参数 (15)4.2.3 边界条件 (16)4.3 喷淋塔的网格划分 (16)4.3.1 基本假设 (16)4.3.2 网格划分 (17)5 关于流场的模拟计算及分析 (20)5.1 各个入口角度下的模拟结果 (20)5.1.1 入口角度为14°时的模拟结果 (20)5.1.2 入口角度为16°时的模拟结果 (22)5.1.3 入口角度为18°时的模拟结果 (24)5.1.4 入口角度为20°时的模拟结果 (26)5.2 喷淋塔的流场总观视图及残差收敛图 (28)5.3 模拟结果分析 (29)5.3.1 关于最佳入口角度的分析 (29)5.3.2 关于喷嘴分布的分析 (30)6 结论 (31)参考文献 (32)致谢 (34)1 绪论SO2是当今人类面临的主要大气污染物之一，其污染源分为两大类：天然污染源和人为污染源。

喷淋脱硫塔内除雾器性能数值模拟

喷淋脱硫塔内除雾器性能数值模拟利用计算流体力学(CFD)方法，对不同叶片形式除雾器内的流场开展数值模拟，获得烟气流速、叶片间距、液滴直径等参数对除雾效率及压力损失的影响规律。

结果说明：除雾效率随烟气流速和液滴直径的增大而增大，随除雾器叶片间距的增大而降低;弧形板除雾器对液滴的脱除效率最低，但压力损失最小，其次是折形板除雾器，弧形板带单钩和双钩除雾器对液滴的脱除效率较高，但压力损失也较高;弧形板大间距板型，适合作为塔内一级除雾器，用来控制二级除雾器入口液滴质量浓度;弧形板带钩小间距板型，适合作为塔内二级除雾器，用来控制整个吸收塔液滴排放总量。

在电力工业应用最广泛的湿法烟气脱硫系统(FGD)中，经过喷淋层的烟气会携带出大量以硫酸盐、亚硫酸盐、碳酸盐及灰分为主的酸性液滴，这些液滴若不去除，不但会造成下游烟道及设备的堵塞、腐蚀以及烟囱雨等问题，同时也会造成烟气粉尘排放的增加。

除雾器是吸收塔内去除液滴的设备，随着国家对环保要求的提高，除雾器的运行特性也引起广泛关注。

除雾效率和压降是评估除雾器性能的重要参数，直接影响湿法脱硫系统的稳定运行。

许多研究者通过实验等方法对除雾器的除雾性能开展了研究。

但除雾器内流动状态十分复杂，影响其性能的因素较多，通过实验研究除雾器性能，成本高，开发周期长，很难设计出更高性能除雾器。

随着计算流体力学(CFD)的快速发展，利用数值模拟研究除雾器性能的方法备受关注，该方法可以克服实验研究的局限，模拟多种因素对除雾器性能的影响。

Verlaan等采用标准k-ε模型(STDk-ε)预测不同类型波纹板除雾器除雾效率。

Gil-landt等采用STD和低雷诺数k-ε湍流模型对折形板除雾器开展了研究，并与实验结果比照得出低雷诺数k-ε湍流模型更接近实验结果的结论。

James等对带有排液槽的除雾器开展了数值模拟研究。

国内一些研究者采用k-ε湍流模型，液相采用离散相模型，对折形板和弧形板除雾器内气液两相流动开展数值模拟。

脱硫喷淋散射塔数学模型

数学模型前面已提到，在描述两相流场时，我们将烟气与喷淋液滴分开处理：烟气视为连续相，用欧拉方程描述，因此，其数学模型建立在欧拉坐标系中；而将喷淋液滴视为离散相，通过在拉格朗日坐标下积分球形液滴作用力的微分方程求解颗粒轨道；同时，还需考虑烟气与液滴之间的双向耦合作用。

1喷淋塔内烟气湍流模型烟气湍流模型必须遵守三大基守恒定律：质量守恒定律、能量守恒定律和动量守恒定律。

因此，烟气的湍流流场，有：连续相方程：（3-1）其中U⃗为速度矢量； S mp为质量源相；动量方程：（3-2）式中 P 为静压，v 为连续相流体的粘度， Sup为动量的源相；能量方程：（3-3）其中为连续相烟气的导热系数，c p为定压比热容，S T代表内热源， STP 代表能源的源项；将上述三个方程表示为通用形式：（3-4）其中， φ代表通用变量， Γφ代表扩散系数，Sφ代表源项。

对上述三大方程采用雷诺时均法进行分解，为使模型封闭，在湍流流场中的时均表达值上加一个附加项：∅=∅̅＋∅‘（3-5）其中∅为标量，∅̅为时均常量，∅‘为附加项。

在之前的三大方程中加入这种（3-5）式的表达，得控制湍流流动的 Reynolds时均方程组：（3-6）（3-7）（3-8）̅̅̅̅̅̅存在于时均方程组中，要使上述方程可见，湍流附加条件—雷诺应力项 ρu i’u j′组完全封闭，必须选用湍流粘性系数法和雷诺应力方程法中的一种以实现精确地̅̅̅̅̅̅。

本研究选用湍流粘性系数法，应用该方法时关键在于湍模拟雷诺应力项 ρu i’u j′流粘性系数的确定。

根据 Boussinesq 提出的假设，将湍流模型表达为：(3-9) 其中η i为湍流粘性系数，是取决于流动状况的一个空间坐标函数。

关键系数η i的确定方法已存有多种，而在 Fluent 软件中，通常都是应用 Spalding 和Launder提出的双方程模型中的 κ - ε模型来确定η i：η i=ρCuk2/ε(3-10) 式中k代表湍流脉动动能， ε代表耗散率，它们的控制方程分别为：（3-11）（3-12）其中C1、C 2是经验常数，a k和aε为普朗特常数，C1 =1.44，C 2 =1.92；，a k=1.0，aε=1.2，通过计算得到，Cu =0.09。