石灰窯管路煙氣空氣換向閥流動(dòng)特性模擬分析

張大飛，高 偉

（南京凈環(huán)熱冶金工程有限公司，江蘇 南京 210016）

在石灰窯項(xiàng)目設(shè)計(jì)過程中，對(duì)于氣體管路設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)于各種非標(biāo)閥門的流動(dòng)特性沒有直接的校驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢，需要通過模擬的手段對(duì)一些非標(biāo)設(shè)備分析，獲得一些基本數(shù)據(jù)，讓設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)時(shí)有一定的技術(shù)數(shù)據(jù)支持，本文就對(duì)空氣管路中的煙氣空氣換向閥進(jìn)行模擬分析。

根據(jù)設(shè)備部門提供的設(shè)備圖紙，提供UG軟件建立三維模型，ICEM進(jìn)行網(wǎng)格劃分，F(xiàn)LUENT軟件進(jìn)行分析模擬。獲得不同工況下的數(shù)據(jù)資料。

1 結(jié)構(gòu)與工作條件

1.1 煙氣換向閥的工作方式

煙氣在換向閥管路中的流動(dòng)方式如圖1所示。當(dāng)換向閥閥蓋處在左端時(shí)，石灰窯內(nèi)煙氣從換向閥下端入口流入，從上端出口排出；當(dāng)閥蓋處于上端時(shí)，助燃空氣從換向閥左端入口流入，從下端入口進(jìn)入窯體。

圖1 換向閥內(nèi)氣體流動(dòng)方式

1.2 煙氣的成分

根據(jù)石灰窯煙氣成分表查表可得，如表1所示。

表1 煙氣成分

煙氣在50℃時(shí)的熱物性參數(shù)如表2所示。

表2 煙氣在50℃時(shí)的熱物性參數(shù)

1.3 煙氣換向閥的結(jié)構(gòu)

換向閥的三維結(jié)構(gòu)如圖2所示。當(dāng)換向閥內(nèi)流體為煙氣時(shí)，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)與閥蓋位置如圖3所示。

圖2 換向閥外觀圖

圖3 煙氣流動(dòng)時(shí)的換向閥結(jié)構(gòu)圖

1.4 算模型與邊界條件的設(shè)定

流量設(shè)定工作壓力為0.25MPa，如表3所示。

表3 進(jìn)氣流量設(shè)置

計(jì)算網(wǎng)格與報(bào)告3中的相同。在邊界條件設(shè)置中，將material中流體air的熱物性參數(shù)改為表3中的值，來模擬煙氣的流動(dòng)情況。進(jìn)口為質(zhì)量流量入口，出口為壓力出口，其余面均設(shè)置為絕熱、無滑移壁面；流體域?yàn)榭諝?，不可壓縮，常物性。整個(gè)流動(dòng)狀態(tài)處于湍流狀態(tài)，湍流模型選擇k-ε模型。

2 計(jì)算結(jié)果及流動(dòng)特性分析

煙氣流動(dòng)的模擬計(jì)算結(jié)果與直通流動(dòng)的空氣計(jì)算結(jié)果對(duì)比如表4所示。

表4 煙氣換向閥流動(dòng)模擬計(jì)算結(jié)果

可以看出，煙氣的流動(dòng)損失略大于空氣，壓差曲線如圖4所示。

圖4 壓差曲線

3 結(jié)論

通過對(duì)空氣換向閥與煙氣換向閥的數(shù)值模擬對(duì)比，可以得出。

（1）通過該閥時(shí)，空氣及煙氣的壓力損失值都很小，最大流量下15Pa。在管路設(shè)計(jì)中可忽略該部分的阻力損失。

（2）由于煙氣的粘度大于空氣的粘度，因此流動(dòng)損失相比空氣略有提升。