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滤筒除尘器内部流场实验研究与数值模拟

王英志  
【摘要】:面对日益严重的大气污染问题,高效除尘器的深入研究刻不容缓。滤筒除尘器是在袋式除尘器基础上发展起来的新型除尘器,具有体积小、过滤面积大、维护施工便捷以及除尘效率高等众多优点。然而,现在国内外学者对滤筒除尘器研究较少,对滤筒除尘器内部流场特性方面的研究更是欠缺。维持滤筒除尘器内部流场良好的均匀性,可保障除尘器的使用寿命和过滤效率,具有重大的工程意义。本文系统介绍了滤筒除尘器滤筒结构、材料以及清灰方式等,通过实验测试对滤筒除尘器基本运行参数进行记录和研究。由实验测试得:覆膜滤筒运行时初始内外压差为39.8Pa,初始过滤效率在98%左右,脉冲喷吹清灰后,滤筒内外压差以及过滤效率都较之前有所提高;并且在测试过程中发现滤筒除尘器存在内部流场紊乱问题。针对实验用滤筒除尘器流场紊乱问题,本文借助于计算流体力学(CFD)相关软件以及实验中所得除尘器进出口速度、滤筒内外压差等参数,建立实验用滤筒除尘器模型。模拟分析得除尘器流场速度相对均方差值为0.43,说明流场均匀性差。为了研究导流板、气流均布板和灰斗挡风板对除尘器流场均匀性的影响,设立5因素4水平的正交试验,通过建立16种不同的滤筒除尘器模型模拟分析。研究发现:适当增加气流均布板数量C、减小其角度D以及增加灰斗挡风板长度E可有效提高流场均匀性,并且设立灰斗挡风板能防止灰斗内二次扬尘发生;调整N型风道中的导流板数量A及其角度B对流场影响甚微;影响流场均匀性各因素重要性排序为灰斗挡风板E气流均布板角度D气流均布板数量C导流板数量A导流板角度B。利用较优水平建立的新型滤筒除尘器,其流场均匀性提高了39.5%。除了上述几个因素外,进风方式也是影响滤筒除尘器内部流场均匀性的另一主要因素,为了更好地反映滤筒除尘器在下进风、侧进风及上进风三种进风方式下的内部流动情况,在之前研究基础上,本文从速度迹线、速度云图以及压力云图等因素多方位剖析除尘器内部流场,同时借助滤筒内外侧6条压力监测线分析滤筒附近流场。研究表明:三种进风方式中,侧进风滤筒除尘器流场均匀性最优、上进风滤筒除尘器次之、下进风滤筒除尘器最差,侧进风滤筒除尘器滤筒流量最大偏差(35)qiK为0.192,综合流量不均匀幅值?(35)K为0.069;侧进风滤筒除尘器与上进风滤筒除尘器内部流场具有一定的相似性,但都面临两滤筒间隙速度过高,滤筒冲刷严重问题。通过布置开孔率为30%均布板优化上进风滤筒除尘器,流场均匀性显著提高,最大流量不均匀幅值(35)qiK减小46.2%、综合流量不均匀幅值?(35)K减小了42.3%。


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