利用 Fluent 软件;通过计算机对除尘器管道中流体建立模型并进行模拟试验;采集获得某特定条件下该流体的相关数据,依据所得数据和所掌握的流体数据得出流体流量,以方便对除尘器系统进行控制。
氧气转炉炼钢采用吹氧冶炼,在吹炼过程中,其烟气量、烟气成份和烟气温度随冶炼阶段呈周期性、间隔性变化。同时在吹炼过程中,会产生大量烟尘和 CO 气体,特别在吹炼中期 CO 浓度可达 80%以上,因此转炉煤气中 CO 含量很高,烟尘中铁含量也很高,因此都有很高的回收利用价值。转炉干法除尘工艺就是处理转炉炼钢气体、回收转炉煤气的一种新的工艺流程。为防止高浓度的 CO 气体在吹炼过程中产生爆炸,因此电除尘器采用圆筒形结构,并配备有相应的防爆装置。由于炼钢过程的间断性,因此进入电除尘器的烟气量会随炼钢过程有较大的变化本技术以烟气量的变化过程为依据来进行
1 .研究论证
圆式除尘器出口文氏管流量计是以文氏管这种节流装置为检测元件,用来在线测量动态气体流量的一种差压式流量计,以适应炼钢过程对除尘系统的控制要求。
文氏管流量计分为标准型和非标准型,标准型的文氏管流量计已根据国家标准GB/T2624.1-2006/ ISO5167:2003《用安装在圆形截面管道中的差压装置测量满管流体流量》作出规定。在标准文氏管适用条件下,可以直接利用国家标准提供的计算方法和流量系数进行计算。圆式除尘器出口文氏管属于非标准型文氏管,与标准型文氏管的结构形式有明显不同,因此不能直接用国家标准提供的流量系数 C 进行计算。但圆式除尘器出口文氏管流量计的计算关键同样在于确定流量系数 C,只要得到相应的流量系数,利用与标准文氏管相同的计算公式,就可以得出流体流量。因此,我们利用 Fluent 软件模拟原有的圆式除尘器出口文氏管结构和参数来得到流量系数,并根据流量方程式得到流量。
2 .Fluent 软件处理及其可行性
2.1 Fluent 软件简介
Fluent 软件是用于模拟具有复杂外形的流体流动的计算机程序,是目前功能最全的商用 CFD(计算流体动力学)软件包,用来模拟从不可压缩到高度可压缩范围内的复杂流动,为工程技术人员提供了实际工况模拟仿真的操作平台。由于采用了多种求解方法和多重网格加速收敛技术,因而 Fluent 软件能达到最佳的收敛速度和求解精度。灵活的非结构化网格和基于解的自适应网格技术及成熟的物理模型,以及强大的前后处理功能,使 Fluent 在多个领域有着广泛的应用。
CFD(计算流体动力学):是流体力学的一个分支,它通过计算机模拟获得某种流体在特定条件下的有关信息,实现了用计算机代替试验装置完成“计算试验”。
2.2 标准文氏管模型的建立与验证文氏管流量计的测量原理是以文氏管安装在充满气体
的管线中为依据,文氏管的入口部分与喉部之间存在静压差,就可以根据该压差的实测值和所掌握的流体条件确定流量。
图 1 为标准文氏管示意图,图中各尺寸均满足国家标准《用安装在圆形截面管道中的差压装置测量满管流体流量第 1 部分:一般原理和要求》。在三个直管段分别设置三个取压口,如图所示:
可得到流量系数 C 值,各数据输入流量公式可以得到圆式除尘器出口流量,用于自动控制系统。
3 .结论
依上所述方法,我们先后模拟了两种圆式除尘器出口文氏管流量计模型,并进行相关计算:相同初始条件下,不同流量的圆式除尘器出口文氏管流量计;不同初始条件下,相同流量的圆式除尘器出口文氏管流量计。
根据得出的流出系数 C、直径比β、流体可膨胀系数ε、工作状态下流体的密度ρ和压差 p,按流量方程式计算流量,各结果均验证了利用 Fluent 软件处理圆式除尘器出口文氏管流量计的可行性和正确性。