Page 163 - 《中国电力》2026年第3期

程伟等：新型冲击水浴与喷雾弦栅复合式水浴除尘器性能分析 2026 年第 3 期

⃗ 为拽力；
为颗粒的密度； F D F other 为其他力。 图 2 表明，风速越低，箱体中液相分布范围
⃗
能量方程为 越小，液体体积分数分布基本无变化；反之，风
dT p dm p 4 4 速越高，箱体中液相分布范围越大，液体波动越
m p c p = hA p (T ∞ −T p )+ h fg + A p ϵ p σ(θ −T )
p
R
dt dt 剧烈。这种波动会导致系统无法保持稳定气流，
（9）
液面的不稳定使得进气风管与水面的接触点不断
式中： m p 为颗粒的质量； c p 为颗粒的比热容； T p
变化，进气风管出口处的气流激起水体形成的水
为颗粒的温度； h为对流换热系数； A p 为颗粒的表
花和波浪，增加了液面波动的频率和幅度，产生
面积； T ∞ 为环境温度； h fg 为潜热； 为颗粒的发
ϵ p
不规则气隙，不仅影响除尘效果，还可能导致设
射率； σ为斯蒂芬-玻尔兹曼常数； θ 为辐射温度。
R 备的磨损和能耗增加。部分未处理的气体可能通
颗粒质量方程为
过这些气隙逃逸，从而降低整体系统的净化能力。
( )
dm p ∑ dm p,j
= （10） 此外，进气风管附近水体阻力不断变化，风量发
dt dt
j
生波动，影响整个除尘系统的运行稳定性和效率。
dm p,j
式中： 为第 j 种组分质量变化率。 因此，控制液面波动是确保除尘系统稳定运行和
dt
2.3 弦栅除尘阶段控制方程 高效除尘效果的重要环节，需要采取有效的措施
弦栅除尘阶段采用层流模型进行模拟，其控 来稳定液面，减少波动对系统运行的影响。
制方程如下。 由于 t=10 s 时箱体内部流场大致稳定，因此
动量方程为 在 t=10 s 时计算在 x=0.2 m 截面上不同高度的液滴
∂(ρ⃗ v) 浓度。在不同风速系统的垂直方向上非等距设置
+∇(ρ⃗ v⃗ v) = −∇p+∇⃗ τ+ρ⃗ g+ F ⃗ （11）
∂t 了 22 个检测点，记录其液滴浓度比例，结果如
⃗为其他体积力；
式中： F ⃗ τ为应力张量。 图 3 所示。结果表明，随着监测高度增加，液相

浓度逐渐减小。随着进气风速的增加，液滴浓度
3 结果与讨论 在低高度范围内的波动变得更为显著。在高度达
到 左右时，各风速下液滴浓度均有明显下降。
0.4 m
3.1 除尘装置冲击水浴段数值模拟 风速在 0.5 m/s 时，在 0.8 m 之后垂直高度液滴浓

3.1.1 不同风量下液相模拟分析 度基本趋于 0；风速在 1 m/s 时，在 0.8 m 之后液滴
冲击水浴段初始浸没水深为 0.02 m，对模型 浓 度 趋 近 于 5%， 在 1.3 m 以 后 趋 近 于 0； 风 速
入口速度分别为 0.5 m/s、1.0 m/s、1.25 m/s、1.5 m/s 在 1.25 m/s 时，在 0.6~1.0 m 高度内液滴浓度趋近
4 个边界条件工况进行数值计算，以未通入气相 于 10%， 在 1.0 m 以 后 呈 现 较 大 波 动 性 ； 风 速 在
时为初始时刻。在 t=10 s 时各工况液相体积分数 1.50 m/s 时，由于风速较大，对液相扰动增大，滴
分布如图 2 所示。 浓度整体呈现较大波动性。高风速下，如 1.25 m/s

和 1.50 m/s，液滴浓度的波动性更大，尤其在 0.4~

体积分数
1.0 1.0 m 高度范围内表现明显。这种变化规律说明在
0.9 不同进气风速下，冲击水浴箱内液滴浓度的垂直
0.8
0.7 分布有明显差异，风速越高，液滴浓度的垂直分
0.6 a) v=0.5 m/s b) v=1.0 m/s
0.5 布 波 动 越 大 ， 分 散 在 0.3~1.6 m 高 度 上 的 液 滴 变
0.4
0.3 多。这是由于液面受到含尘气流冲击后，进气风
0.2 管附近液面形成强烈的湍流，气流动能克服了水
0.1
0 的表面张力，液面表面将破裂，水面的液体微团
c) v=1.25 m/s d) v=1.5 m/s
将脱离液面形成小片液膜或水滴。气体冲击水面
图 2 不同风速下冲击水浴段液相体积分数分布
形成的大量气泡，在浮力作用下气泡向上运动，
Fig. 2 Liquid phase volume fraction distribution in the 破碎的气泡形成的液膜及液滴被发生方向反折的
impingement water bath section under different
wind speeds 气流带离液面附近向上运动，产生离散液相的现

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