【文章內(nèi)容簡介】 、磷肥等。 噴淋塔是氣液反應(yīng)工程中的常用設(shè)備。石灰石漿液通過循環(huán)泵送至塔中不同高度布置的噴淋層的噴嘴。噴嘴是用耐磨材料制成的，漿液霧從噴嘴向下噴出形成分散的小液滴并往下掉落，同時，煙氣逆流向上流動，在此期間，氣液充分接觸并對二氧化硫進(jìn)行洗滌。工藝上要求噴嘴在滿足霧化細(xì)度的條件下盡最降低壓損，同時噴出的液霧能覆蓋整個吸收塔截面，以達(dá)到吸收的穩(wěn)定性和均勻性。在塔底一般布置氧化池，用專門的氧化風(fēng)機(jī)往里面鼓空氣，而除霧器則布置在煙氣出口之前的位置。 在煙氣脫硫技術(shù)的發(fā)展過程中，噴淋塔是最早采用的脫硫反應(yīng)裝置。它的優(yōu)點(diǎn)是能夠形成較大的氣液接觸面積，而同時系統(tǒng)的氣液比可以比較小。但是，為了保證良好的霧化效果，將噴液噴射形成均勻微小的液滴，循環(huán)泵必須能夠提供足夠的壓力，漿液中的脫硫劑顆粒的尺度也不能太大，否則噴頭容易被堵塞，這就要求脫硫劑在磨制的過程中必須要達(dá)到一定的顆粒度(250目左右)。因此，該裝置對脫硫劑的磨制過程以及循環(huán)泵的性能要求都比較高。3 脫硫塔內(nèi)部煙氣流場的數(shù)學(xué)模型 基本假設(shè)（1）塔內(nèi)煙氣的流動為三維、定常、不可壓縮流動；（2）不考慮溫度、傳質(zhì)、傳熱、相變及化學(xué)反應(yīng)過程的影響；（3）煙氣流動處于旺盛紊流區(qū)，紊流區(qū)各向同性。（4）忽略除霧器及噴淋梁以及噴嘴的影響。 湍流時均NS控制方程 由于本文研究的流場屬三維定常流動，因而采用時間平均基本方程中的因變量在湍流中表示流量的瞬時值，對這些量進(jìn)行雷諾分解，而后對方程中的各項進(jìn)行雷諾平均，即可得到湍流時均流的控制方程。（1） 連續(xù)方程： （31）（2） 動量方程： （32）（3） 能量方程： （33） k－ε模型方程 由于k－ε模型考慮了對流和擴(kuò)散對脈動速度的影響，因此被廣泛地應(yīng)用于計算有回流的流動及三維邊界層流動。由于噴淋塔內(nèi)存在回流，且計算區(qū)域較大，因而本文選取了有一定計算精度且計算量較小的k－ε雙方程模型。（1） k方程：（34） （2）ε方程：（35）k－ε模型中各系數(shù)通常采用標(biāo)準(zhǔn)的、由Laund和Spalding推薦的常數(shù)。而該模型的一個重要特點(diǎn)就是無需為個別問題而對系數(shù)進(jìn)行調(diào)整。本文采用的常數(shù)值列于表31中。表31 標(biāo)準(zhǔn)常數(shù)值C0C1C24 噴淋塔內(nèi)流場的數(shù)值模擬 FLUENT軟件及其應(yīng)用簡介Fluent軟件的設(shè)計基于CFD軟件群的思想從用戶需求出發(fā)，針對各種復(fù)雜的物理化學(xué)現(xiàn)象。Fluent采用不同的離散格式和數(shù)值方法，以期在待定的領(lǐng)域內(nèi)使計算速度/穩(wěn)定性和精度等方面達(dá)到最佳組合．從而高效率的解決各個領(lǐng)域的復(fù)雜流動計算問題?；谏鲜鏊枷?，F(xiàn)luent開發(fā)了適用于各個領(lǐng)域的流動模擬軟件，這些軟件能夠模擬流體流動/傳質(zhì)/化學(xué)反應(yīng)和其它復(fù)雜的物理現(xiàn)象，軟件之間采用了統(tǒng)一的網(wǎng)格生成技術(shù)及共同的圖形界面，而各個軟件之間的區(qū)別僅僅在于應(yīng)用的工業(yè)背景不同，因而大大方便了用戶。本課題主要用Gambit及Fluent5 .0。Gambit軟件是面向CFD的前處理器軟件，它包含全面的幾何建模能力和功能強(qiáng)大的網(wǎng)格劃分工具，可以劃分出包含邊界層等CFD特殊要求的高質(zhì)量的網(wǎng)格。、FIDAP、PLOYFLOW等求解器所需要的網(wǎng)格。Gambit軟件將功能強(qiáng)大的幾何建模功能和靈活易用的網(wǎng)格生成技術(shù)集成在一起。使用Gambit軟件，將大大減少CFD應(yīng)用過程中建立集合模型和流場劃分網(wǎng)格所需要的時問。用戶可以直接使用Gambit軟件建立復(fù)雜的實體模型，也可以從主流的CAD/CAE系統(tǒng)中直接讀入數(shù)據(jù)，也可以是多種類型組成的混合網(wǎng)格。作為一個通用求解器，適用于低流速不可壓流動?？缫羲倭鲃幽酥量蓧嚎s性強(qiáng)的超音速流動等各種復(fù)雜的流場。Fluent豐富的物理模型使得用戶能夠精確地模擬無粘流、層流、湍流、化學(xué)反應(yīng)、多相流等其它復(fù)雜的流動現(xiàn)象。，用來模擬從不可壓流到中等程度可壓流乃至高度可壓流范圍內(nèi)的復(fù)雜流場。由于采用了多種求解方法和靈活多重的網(wǎng)格加速收斂技術(shù)。靈活的非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格和基于求解精度的自適應(yīng)網(wǎng)格及成熟的物理模型，、湍流、傳熱、化學(xué)反應(yīng)、多相流等領(lǐng)域取得了顯著成效。以下對Fluent進(jìn)行簡單但是較為全面的介紹：(1)基本功能(a)二維平面流動、二維軸對稱流動和三維流動；(b)定?；蚍嵌ǔＡ鲃臃治?；(c)亞聲速、跨聲速、超聲速流動；(d)層流、湍流；(e)牛頓或非牛頓流；(f)傳熱，包括自然對流、強(qiáng)迫對流和混合對流，固體/流體耦合傳熱，輻射和運(yùn)動固體的熱傳；(g)化學(xué)組分的混合和純學(xué)反應(yīng)，包括燃燒模型和表面沉積反應(yīng)模型；(h)自由表面和多項流(包括氣一液、氣一固和液一固)；(i)離散相(離子、液滴、氣泡)的拉格朗日計算，包括與連續(xù)相的耦合；(j)多空介質(zhì)模型，具有各向異性的滲透性、慣性阻尼、固體傳熱和多空表面的壓力制約條件；(k)融熔/凝固的相變模型；(l)風(fēng)扇、泵、輻射器和熱交換器等的集總參數(shù)模型；(m)慣性或非慣性坐標(biāo)系；(n)多種參考系和滑動網(wǎng)格；(o)應(yīng)用于轉(zhuǎn)子靜子干擾、扭動變換器及透平機(jī)的混合面模型；(p)熱量、質(zhì)量、動量和化學(xué)組分的體積源項。(2)網(wǎng)格性能(a)四邊形、三角形、六面體、四面體、菱形、金字塔形網(wǎng)格；(b)允許非保形(不連續(xù))的網(wǎng)格截面重疊；(c)接受以下軟件產(chǎn)生的網(wǎng)格Gambit、GeoMesh、Tgrid、preBFC和其他軟件；(d)動態(tài)、自適應(yīng)網(wǎng)格技術(shù)，有三角形和四面體網(wǎng)格保形適應(yīng)、懸掛節(jié)點(diǎn)適應(yīng)和所有類型網(wǎng)格的嵌套、用戶制定區(qū)域的網(wǎng)格細(xì)化和采用求解變量和用戶自定義物理量的自適應(yīng)網(wǎng)格細(xì)化、細(xì)化網(wǎng)格后流場變量自動插值、網(wǎng)格粗化、網(wǎng)格光順改進(jìn)工具、網(wǎng)格處理功能(縮放、平移、合并、分裂)混合網(wǎng)格的生成等功能。(3)數(shù)值方法Fluent 。Fluent ：完全非結(jié)構(gòu)化的網(wǎng)格的有限體積法；適用于所有速度范圍；動態(tài)內(nèi)存分配；單、雙精度運(yùn)算。(4)非耦合的求解方法基于壓力修正的非耦合求解算法，包捂SIMPLE、SIMPLEC和PISO，多種離散格式，一階和二階隱式時間離散格式，包括PRESTO線性插值、二次插值和體積力插值格式，體積力隱式處理，采用V形、W形、F形和拐折循環(huán)求解線性代數(shù)多重網(wǎng)格方程，高斯賽德爾松弛法。(5)耦合求解方法(6)湍流模型：SpalartAllmaras的一方程輸運(yùn)模型；包括標(biāo)準(zhǔn)的k－ε模型，Realizable模型：應(yīng)用于旋流，低雷諾數(shù)效應(yīng)和對Prandtle/Schmidt數(shù)的解析式，對k－ε能量和組元的RNG子模型，對大渦模擬的亞格子應(yīng)力模型；包括標(biāo)準(zhǔn)的壁面函數(shù)，非平衡、對壓力梯度敏感的壁面函數(shù)、k－ε模型和RSM的兩層模型等的不同近壁模型。（7）化學(xué)反應(yīng)和燃燒模型；輻射傳熱模型；多項流模型。（8）拉格朗日離散相模型（9）邊界條件：多種流動入口/出口條件有：以笛卡兒坐標(biāo)、圓柱坐標(biāo)或極坐標(biāo)表示的入口速度分量的大小和方向，以法向速度的大小及用戶自定義的當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)分量；入口質(zhì)量通量；入口靜壓和總壓，法向或指定的速度方向；多組分系統(tǒng)的入口質(zhì)量分組分；入口靜溫和總溫；入口湍流強(qiáng)度和耗散率；出口靜壓；充分發(fā)展管流的出口流動邊界條件；質(zhì)量流出；進(jìn)氣/排氣扇進(jìn)風(fēng)口/出風(fēng)口；壁面邊界，指定為：以笛卡爾坐標(biāo)表示的旋轉(zhuǎn)速度和切向速度分量、包括滑移條件的剪切率、用熱通量、溫度、外部對流、輻射以及混合條件表示的熱邊界條件。（10）介質(zhì)物性：常量或可變的物性，包括溫度和本構(gòu)關(guān)系；包括標(biāo)準(zhǔn)流體和固體介質(zhì)物性的數(shù)據(jù)庫；標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)機(jī)理、化學(xué)組分混合、熱力學(xué)和動力學(xué)性質(zhì)；標(biāo)準(zhǔn)固體、液體、液體燃料和媒粒子/液滴數(shù)據(jù)；根據(jù)理想氣體規(guī)律或溫度相關(guān)的多項式規(guī)律計算流體密度，包括有浮力流動中密度的Boussinesq的處理；用溫度的多項式或冪次率或Sutherland公式的流體黏性計算；非牛頓流體模型，包括冪次率流體或者溫度相關(guān)的用戶自定義規(guī)律；在固體區(qū)域內(nèi)的與溫度有關(guān)的熱容與熱傳導(dǎo)；各向異性的熱傳導(dǎo)：冷卻劑和碳?xì)涞恼鎸崥怏w模型；用戶自定義的物性參數(shù)輸入。（11） 用戶函數(shù)定義（12）界面、圖形后處理和報告：多任務(wù)處理和遠(yuǎn)程遞交運(yùn)行的客戶服務(wù)器結(jié)構(gòu)