1、 模擬對象及內容

本次模擬對象為某冷卻塔中運行時，6把噴槍噴出的冷卻水與煙氣在塔內的混合狀況，根據模擬結果對本設備進行優化改造，使得煙氣與冷卻水液滴在塔內的均勻混合，確保本冷卻塔性能。

圖1 三維模型

圖中i1~i4分別為進口變徑下方1000mm、3000mm、5000mm和7000mm處的監測面。

計算參數如下：冷卻塔進口管道風速為12.54m/s，溫度為230℃，計算模型為速度進口，壓力出口，采用DPM模型計算液滴分布狀態，噴槍位置根據圖紙提供數據進行設置，噴嘴模型選solid-cone，擴散角55°噴槍示意如圖2所示。

圖2

二、結果計算

2.1 原始狀態

經CFD模擬，本冷卻塔中煙氣及冷卻水的運行狀態如下：

煙氣速度流線圖	i1截面速度云圖
打點位置示意（打點由圓心向四周輻射，共10環，183個數據）
i1截面打點速度分布	注：從上到下依次為第1環至第10環
流線+粒子分布圖	液滴擴散停留時間分布圖

從上圖中可以看出：煙氣由進口管道進入冷卻塔時，由于在進口變徑處沒有導流裝置，導致煙氣在塔體內沒有發生擴散，而是直沖與塔體底部，i1截面最大速度可達14m/s，截面速度偏差相對標準偏差甚至超過100%；可見該截面速度均布性極差；中間主氣流速度約11m/s，在本設備高度下，煙氣在塔體內停留時間約1s左右，停留時間較少，影響冷卻效果；部分煙氣于灰斗底部觸底反彈，在塔體內產生回流,；冷卻水霧化的液滴剛經噴槍噴出后，擴散相對良好，但擴散至經塔體后半段時受氣流影響較大，部分液滴隨回流煙氣一同在塔體內打轉。可見，煙氣主要位于塔體中部，與液滴的混合程度不高。

i1截面液滴分布圖	i1截面液滴濃度云圖
i2截面液滴分布圖	i2截面液滴濃度云圖
i3截面液滴分布圖	i3截面液滴濃度云圖
i4截面液滴分布圖	14截面液滴濃度云圖

上圖為i1~i4截面的液滴分布圖，可以看出：冷卻水由噴槍口至i1截面時，液滴尚呈規律性擴散，越往塔體內部，受氣流影響越大，液滴分布越不均勻；i2和i3截面的液滴分布狀態大致為四周的液滴分布數量明顯大于中間，考慮是因為中間煙氣流速過高，液滴無法穿透此處高風速，實現均勻覆蓋，而四周液滴多，一方面是由于部分煙氣回流攜帶所致，另一方面是中間氣流風速高，液滴無法抵達中間，只能于四周擴散。

2.2 加導流后

添加導流后，本設備內的煙氣及冷卻水擴散狀態如下：