烟囱“白烟”影响参数之三—-大气湿度

共同条件:1.气温20℃; 2.烟温75℃; 3.风速5.5m/S; 4.烟气相对湿度100%; 5.烟气流速10m/s; 6.烟囱直径3m.

上图是环境大气相对湿度50%时烟气的相对湿度等高图
上图是环境大气相对湿度60%时烟气的相对湿度等高图
上图是环境大气相对湿度70%时烟气的相对湿度等高图
上图是环境大气相对湿度80%时烟气的相对湿度等高图
上图是环境大气相对湿度90%时烟气的相对湿度等高图

本以为大气相对湿度对“白烟”影响是最明显的。但从上面几个算例来看,在相对湿度比较低的情况下,影响不明显,当相对湿度达到80%甚至90%才开始有比较大的影响。

到此为止,对“白烟”现象的三个环境因素已经分析完毕。待我有业余时间再分析其他三个因素。

流体的数值模拟,颇费电脑算力。每个动图都是运行半小时以上的运算结果。如果参数设置不合理,还要反复调整参数。更新会有点慢,望谅解。

烟囱“白烟”影响参数之二—-气温

气温对“白烟”表现是有影响的。首先,以下4个算例的给定条件如下:1.烟温75℃;2.烟气流速10m/S; 3.烟气相对湿度100%;4.空气流速5.5m/s; 5.空气相对湿度50%; 烟囱直径3m.

由于气温的变化范围相对较窄,我们这里仅取气温分别为15℃、20℃、25℃、30℃四个点建立算例。如下图:

上图是气温为15℃时烟气的相对湿度等高图
上图是气温为20℃时烟气的相对湿度等高图
上图是气温为25℃时烟气的相对湿度等高图
上图是气温为30℃时烟气的相对湿度等高图

以上四个算例的比例都是一样的,依次对比,不难看出红色区域越来越小。即随着气温的上升,白烟现象越来越不明显。而值得提出来的是,这里的前提条件就是在不同温度下大气的相对湿度都是50%,这也就是说温度高的绝对含湿量更小。这也就不难看出为什么高气温条件下白烟更少。

烟囱“白烟”影响参数之一—-风力等级

“白烟”不是烟。是过饱和蒸汽在大气中凝结成水珠的自然现象。其实即便没有烟气排放到大气中,自然界也会出现水气凝结的现象,而且非常普遍。

究其本质,是一种物理状态的空气混入另外一种物理状态的空气,在混合过程中,水蒸气凝结变化的过程。

可以从六个方面去找寻原因来分别探讨它们对“白烟”现象的影响。这六个因素分别是:1、烟气的温度;2、烟气的含湿量;3、烟气的运动状态;4、大气的温度;2、大气的含湿量;6、大气的运动状态。其中1、2、3是烟气方面的因素,4、5、6是大气方面的因素;1、2、4、5是各自物性因素,3、6是运动因素。

本篇,对不同风速时“白烟”现象做数值模拟,试图通过观察这些算例,找到风速对“白烟”影响的规律。在此之前我们设定几个基本条件:1.气温20℃;2.烟温75℃;3.大气相对含湿量50%;4.烟气相对含湿量100%;5.烟气流速10m/s;6.烟囱口直径3m。

同时我对大气风速取八个点来数值模拟,来观察烟气混入大气时,相对湿度达到100%的部分的运动规律。这八个参数点分别是:0.1m/s,0.9m/s,2.45m/s,4.4m/s,6.7m/s,9.35m/s,12.3m/s,15.5m/s,18.95m/s。这分别对应着自然界中0-8级风的风速,可以参考这里

上面这个是一个范例,可以忽略其他部分,只用观察深红色部分,那就是水分过饱和烟气出现的范围。而且我接下来的几张图片他们的比例是一样的,你只需要直观的比较红色区域的大小和长度就能发现风速对“白烟”的影响。

上图是风速为0.1m/s(风力等级为0)时烟气的相对湿度等高图
上图是风速为0.9m/s(风力等级为1)时烟气的相对湿度等高图
上图是风速为2.45m/s(风力等级为2)时烟气的相对湿度等高图
上图是风速为4.4m/s(风力等级为3)时烟气的相对湿度等高图
上图是风速为6.7m/s(风力等级为4)时烟气的相对湿度等高图
上图是风速为9.35m/s(风力等级为5)时烟气的相对湿度等高图
上图是风速为12.3m/s(风力等级为6)时烟气的相对湿度等高图
上图是风速为15.5m/s(风力等级为7)时烟气的相对湿度等高图
上图是风速为18.95m/s(风力等级为8)时烟气的相对湿度等高图

由上面这组动图可见,风速从0.1-4.4m/S(即风力等级由0-3级)时,红色区域是缩短的,随后随着风速的增大,红色区域被拉长。故可以认为,在不考虑风向变动的条件下,适当的风力等级是有利于烟气扩散,抑制“白烟”。此处尚不能定论3级风力是最有利的,毕竟烟囱直径、烟气流速都是会有所影响的。要得到所有的数据就必须对所有的状态都进行模拟。而仅仅是上面几幅图几乎花了我的电脑一整天的时间来计算,而这只是几个特例。所以就目前计算机算力水平而言,摸透“白烟”形成规律,有点难度。但我接下来几篇还是想试图粗糙的观察一下这些因素的影响。尽管有点不自量力,那就当闹着玩吧。

不同温度下空气饱和含水量

我一直想解释一下,烟气消白为什么是一件不容易得事情。同时寻找一条合适的消白工艺路线。这里我做了两张图表,如下:

由于100℃以下,烟气的含水量与温度变化特别大,故我做了下表,放大横坐标 (注意横坐标单位为g,相当于放大了1000倍观察。)

举个例子吧: 90℃的1m³(标况)烟气降到30℃而不出现水雾,大概有多少比例的水分要分离出来。查得90℃时1m³烟气的饱和含水量为423g,30℃时1m³烟气的饱和含水量为30.5g。故水的去除率为(423-30.5)/423=92.79%.所以说虽然温度只差60℃,含水率之差可谓天差地别。故消白的第一步给烟气降温是必然的。然后想办法将冷凝水脱除。最后排放时尽量减少烟囱口的烟气流速和增大烟囱口的大气流速,达到更快的扩散稀释作用。

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做好自己,无论情况有多遭!

有时候人和人的差距真不是一点点。愚蠢的人深陷过往和现状不能自拔,聪明的人总是能看到将来,在逆境中把牌打好,远比拿一手好牌来得精彩!我们只有自我对比才能不断的鞭策自己,其他的都是短暂的动力。

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涡流管

涡流管在网络上有很多人说它违背现代科技,甚至有人说它是麦克斯韦妖。在这里我就用分析软件来分析一下其工作状态下内部流场的状态,让诸位看官判断判断它是否违背现有的科学理论。

首先是模型准备,因为我手头上没有现成的涡流管产品,无法对其进行测绘。但是网络上有一些商家挂出了产品的规格尺寸图,也有一些基本结构原理图。由于本身结构简单,不难猜出其基本结构。于是我有了如下的草绘图。

草绘图建模以后是这样的:

进口的布风装置是这样的:

按理来说涡流管,导流槽应是对数螺线,这里我为了简化设计采用相切圆弧代替。

给入口施加一个0.5MPa的压力,内部就会产生涡流,经过计算其温度场分布如下:

其流体速度场分布如下:

流速迹线图如下:

证据都摆出来了,那么问题来了:1.为何大头端(冷气端)风速更高(风速甚至超过了1马赫)温度反而更低。2.我设置的大气温度是20℃的,热端温度加热是什么原理?有人说是摩擦,我将壁粗糙度设置为6.3微米得出的结论和光滑壁面几乎毫无差别,这是何故?3.还有一个理论是气体在压缩到常压是要体积膨胀,对外做功,自然是释放能量,这个能量只能是内能,故会导致整体温度下降。那这又如何解释热端升温的原理呢?为何速度更低的气流温度反而更高?

行喷吹喷吹管的一点分析

行喷吹除尘器,喷吹管在某工作压力下喷吹瞬间,布袋底端位置的喷吹风速变化以及喷吹口的风速与噪音变化。(注意进度条的时间是放慢了的,这是人的感官无法捕获的数据)根据这些数据我们可以对喷吹系统做出一些优化设计。想了解更多,联系我。