脉冲袋式除尘器内流场均匀性研究.pdf

第 3 O卷第 l 2期 2 o o 9年 l 2月煤矿机械 Co a l Mi n e Ma c h i n e r y Vo l I 3 0 No ． 1 2 De c ．2 0 o 9 脉冲袋式除尘器内流场均匀性研究术高广德，何璐璐。张泽虎三峡大学机械与材料学院，湖北宜昌 4 4 3 0 0 2 摘要借助 F l u e n t 软件对脉冲袋式除尘器内部流场进行了模拟分析，结果表明脉冲袋式除尘器内部流场分布极不均匀，灰斗内存在明显的射流和回流现象。欲提高其分离性能及减少对滤袋的磨损．应从提高其内部流场分布的均匀性入手，如增设导流板和分布板。关键词脉冲袋式除尘器；流场均匀性；数值模拟中图分类号 T D 7 1 4 文献标志码 A 文章编号 1 0 0 30 7 9 4 2 0 0 9 1 20 0 4 00 3 Un i f o r mi t y S t u d y o f I n t e r n a l F l o w F i e l d o f Pu l s e Ba g F i l t e r GAO Gu a n gd e ， HE Lul u ， Z HANG Zeh u C o l l e g e o f Me c h a n i c a l a n d Ma t e ri a l E n g i n e e ri n g ， C h i n a T h r e e G o r g e s U n i v e r s i t y ， Y i c h a n g 4 4 3 0 o 2 ， C h i n a Ab s t r a c t T h e i n t e r n a l fl o w fi e l d o f p u l s e b a g fi l t e r i s s i mu l a t e d b y F l u e n t s o f t w a r e ． T h e r e s u l t s s h o w t h a t t h e fl o w fi l e d d i s t r i b u t i o n o f b a g fi l t e r i s v e r y h e t e r o g e n e o u s ． Th e r e i s o b v i o u s i e t f l o w a n d r e fl u x i n s i d e t h e d u s t h o p p e r ．I n o r d e r t o i mp r o v e t h e s e p a r a t i o n p e r f o r ma n c e o f p u l s e b a g fi l t e r a n d r e d u c e t h e b a g we a r ， i t s h o u l d b e s t a r t e d w i t h i mp r o v i n g t h e u n i f o rm i t y o f fl o w fi e l d ， s u c h a s a d d i n g b a f fl e p l a t e o r d i s t r i b u t i o n p l a t e ． Ke y wo r d s p u l s e b a g fi l t e r ； f l o w fi e l d u n i f o r mi t y；n u me r i c a l s i mu l a t i o n 0引言脉冲袋式除尘器作为一种新型高效的除尘设备，因其除尘效率高、可操作性强、运行稳定可靠等优点，受到人们的广泛重视，但是因袋室易积灰、滤袋局部易破损等问题使其应用受到极大限制。本文亦采用 C F D技术，借助软件 G A MB I T和 F L U E N T 对脉冲袋式除尘器内部流场进行数值模拟，旨在通过对相关模拟参数的分析．进一步了解脉冲袋式除尘器内流场的分布特点，并提出一些改进其流场均匀性的措施。 1 模型的建立 1 物理模型及网格划分研究的脉冲袋式除尘器是下进风，滤袋为 4排 6列，整个结构包括净气室、除尘室、灰斗及进风管和排气管 5个部分。基本尺寸净气室为 1 4 0 0 ram 1 0 0 0 ram 4 0 0 m m；除尘室为 1 4 0 0 mmx l 0 0 0 m mx 2 0 0 0 mm；灰斗为倒四棱台形。灰斗高 8 0 0 mm．下底面面积为 4 0 0 m inx 2 0 0 mm 进风管为 3 0 0 m mx 3 0 0 mm 排气管为 2 0 o m mx 2 0 0 mm。因本文所研究的脉冲除尘器的结构具有对称性，所以仅对其一半模型进行分析研究即可。物理模型如图 1 所示。网格质量的好坏是决定模拟结果是否准确的基础，结合脉冲袋式除尘器的特点，借助 G A MB I T 软件采用分区结构网格法完成对模型的网格化。具 } 湖北省教育厅自然科学基金项目 J 2 0 0 7 1 3 0 0 2 体是净气室、除尘室、滤袋及排气管采用非结构网格；灰斗和进风管采用混合网格；网格间距为 2 0 mm，总数 3 5 3 9 0 1个。结果如图 2所示。．．． 4 0 ．．．孽第 3 0卷第 1 2 期脉冲袋式除尘器内流场均匀性研究高广德，等 V o 1 ． 3 0 N o ． 1 2 制方程如下连续性方程 i 0 1 d d Na v i e r S t o k e s方程鲁击401gilXj 去IX 嚣“1一o i j ,5 湍动能方程 [ ] G 1 9 3 a t a a ，⋯ ～a 湍流耗散率方程去[ ％ ] 譬G 4 除尘器进气口取速度入口边界，气流方向垂直于进口端面．过滤速度取 2 m ／ mi n ，湍流指定方法为湍流强度，和水力直径 D I 0 ． 1 6 R ～， 4 Js 牡，其中 s 0 为过流断面面积； L为过流断面上流体与固体的接触长度；排气口采用压力出口边界，并假设来流已充分发展，即表压为 0 ；对称面采用对称边界条件；滤袋采用多孑 L 介质跳跃边界条件；滤袋出口采用内部边界条件。 2 计算结果及分析按照上述的模型及设置参数。以 2 m ／ mi n的过滤速度进行模拟计算，当算至 1 4 5 0步时，计算收敛，各项残差图如图 3所示。迭代步数图 3残差图 1 ．连续性 2 ． X向速度 3 ． Y向速度 4 ．正向速度 5 端流强度 6 ．湍流耗散率 1 气相流场的分布特点结合脉冲袋式除尘器几何结构对称的特点，为了能准确、清晰反映除尘器内部流场的分布特点，选取距对称面 1 0 0 m m 处截面的速度图及除尘器的速度流线图，如图 4、图 5所示。图 4 y 1 0 0截面速度图酹式中 n 测定断面的测点数，个；厂_测点的流速， m ／ s ；测定断面的平均流速， m ／ s 。 5 o r ≤0 ． 2 5时气流分布为合格． ≤0 ． 2 0时气流分布为良好。 Or-- - 0 ． 2 5 ，所以该脉冲袋式除尘器内部流场分布极不均匀。导致这种现象的主要原因脉冲袋式除尘器的进风管断面与灰斗断面面积差别较大，当气流由进风管进入灰斗时，动一静压转化剧烈．致使该处气流的紊乱程度变大。为了改善脉冲袋式除尘器内部流场的均匀性．从而提高其分离性能和滤袋的使用寿命，应考虑从降低进口断面与灰斗断面动一静压转化强度入手。可在灰斗靠近进口处设置一些气流均布装置，比如导流板或气流分布板等。由以上的模拟分析可知 1 可借助 C F D技术对脉冲袋式除尘的内部流场进行分析研究。与传统方法相比时效性更强、准确度更高。 2 脉冲袋式除尘器内部存在明显的射流和回流现象，且主要集中在灰斗内。整个流场分布不均匀，故滤袋易磨损。 3 欲提高普通脉冲袋式除尘器的分离性能，应从提高其内部流场分布的均匀性人手，如增设导流板、分布板等。参考文献 [ 1 ] 李少平．脉冲袋式除尘器应用中存在的问题及解决方法【 j ] ．水泥， 2 0 0 2 1 0 4 3 4 4 ． [ 2 ] 毛君，张利蓉，丁飞，等．基于 F L U E N T的叶轮机械内部流场模拟研究 [ J ] ．煤矿机械， 2 0 0 6， 2 7 8 4 8 5 0 ． [ 3 ] 王福军．计算流体动力学分析--C F D软件原理与应用 [ M] ．北京清华大学出版社， 2 0 0 4 ． [ 4 ] 刘后启，林宏．电收尘器 [ M] ．北京中国建筑工业出版社， 1 9 8 7 ．作者简介高广德 1 9 6 2 一，河南信阳人，副教授，硕士生导师，研究方向为工程机械及计算机辅助设计技术，电子信箱 g a o g u a n g d e c t g u ． e d u ． C B．收稿日期 2 0 0 9 0 7 0 4 ■ 一加醯卯 ∞ 如一1 l 1 1 ， }i l l № 一 ∞ 钙甜勰 ∞ ～如卯％ “ m 一 1 O 2 1 3 O O O O O O O ～如 ” ．、 _ 一加凹 ∞ 弛驺一 1 2 3 3 4 O O O O O 0 O 1 一 H ”博加规 ■ 一 ∞ 叭叭鹋一 1 1 3 2 4 O O O O O 0 O● 一 2 3 4 5 6 7 8 9 m