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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.
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。
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:
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。
“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。
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。
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。
请CTRL+滚轮缩放看图片,需要大幅图的,请联系站长。
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。
想了解更多,请联系站长。
今天来谈一谈跳伞运动,假设有一个降落伞,你知道它的几个物理参数,能否判断它是否适合你?也就是说它是否支持你的体重,做到安全降落。接下来看例题吧:
一直降落伞面积56.6平方米,降落伞自身重10公斤,安全跳伞的下降速度为6m/S.地面空气密度为1.2Kg/m³。那么你背这个伞包安全降落,你的体重不能超过多少?
解:伞面积 A=56.6㎡;
伞自重 m0=10Kg;
伞的下降速度即为空气相对流速 v=6m/S;
空气密度: ρ=1.2Kg/m³;
设人的质量为 m;
根据伯努利方程,空气对降落伞提供的压强P可以如下计算:
P=ρ(V^2)/2=1.2*(6^2)/2=21.6Pa;
则降落伞提供的阻力F可以如下计算:
F=P*A=21.6*56.6=1222.56N;
减去降落伞自重,可得降落伞提供的最大升力F1:
F1=F-m0*g=1222.56-10*9.8=1124.56N;
为了安全起见,降落伞给30%的安全系数,故跳伞人在选择降落伞时他的体重最大为:
m=(F1/9.8)/(1+30%)=(1124.56/9.8)/1.3=88.3Kg;
所以跳伞人全身质量不能超过88.3Kg,知道这个的您做好减肥的打算了吗?
(此计算过程仅供娱乐,不为实际参考,具体实际情况请咨询专业意见。)