袋式除尘器流场气流均匀性的数值模拟.pdf

《袋式除尘器流场气流均匀性的数值模拟.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、《装备制造技术》2013年第9期!!!!"!"设计与计算"!!!!!"袋式除尘器流场气流均匀性的数值模拟杨燕珍，温发林（龙岩学院物理与机电工程学院，福建龙岩364012）摘要：许多袋式除尘器由于结构的原因，往往内部流场的气流分布不均现象比较明显，内部流场气流分布不均，会加剧滤袋的磨损,降低除尘器的除尘效率。分别对加装与水平面成60°、45°、30°角布置的气流均布板的模型进行模拟，对比分析得出最优方案，为袋式除尘器的结构优化设计提供了依据。关键词：袋式除尘器；数值模拟；气流均布板中图分类号：X701.2文献标识码：A文

2、章编号：1672-545X（2013）09-0017-02袋式除尘器由于其除尘效率高、结构简单、运行稳定并且可以处理高浓度含烟尘气体等优点，成为应用最广泛的除尘设备之一。袋式除尘器内部气流分布比较复杂，除尘器钢结构、进气速度和滤袋布置等都会对其产生较大影响。本文利用计算流体动力学对袋式除尘器内部流场进行数值模拟，提出在进气通道内添加气流均布板的改进措施，但是气流均布板的放置角度的不同对袋式除尘器内部流场的改善程度也不尽相同。本文分别对加装与水平面成60°、45°、30°角布置的气流均布板的模型进行模拟，通过对比分析得出

3、最优方案，为袋式除尘器的结构优化设计提供了依据。1几何模型的建立和数值计算方法1.1模型的假设和简化由于袋式除尘器各个气室内部结构和流场的复杂性，在建模前，对其作以下假设及简化：（1）对除尘器箱体内的烟气进行简化，作单相流进行模拟；（2）在实际中，随着袋式除尘器的运行使用，其滤袋表面的粉尘厚度是不断变化的，在此仅做静态处理，假设粉尘厚度一定；（3）假设滤袋在过滤过程中不考虑形变，将滤袋以圆柱面来表示；（4）假设模型气体参数为常温下的空气参数；（5）假设除尘器进气口的气流速度是均匀的。1.2几何模型及网格划分本文以福建某

4、环保公司的袋式除尘器的为模拟收稿日期：2013-06-09对象，该除尘器为侧进风结构形式，其钢结构包括灰斗、上箱体、中箱体、进出气口、出气口等部分。模型的基本参数如下：灰斗为高4000mm的倒四棱锥台，上箱体是长方体，其长为7710mm，宽为5930mm，高为1670mm；中箱体高为3000mm，底面尺寸为1000mm×500mm，滤袋的直径为44mm，长为3000mm，每个气室都分布着15个滤袋。本文利用Gambit软件对计算区域划分网格，采用有限体积法对方程计算区域进行离散。采用结构化和非结构化混合的方式进行网格

5、划分：进气口、出气口、滤袋周围区域和滤袋都采用结构化网格，灰斗采用非结构化网格。模拟区域所划分的总网格数约为100万。1.3数值计算方法和边界条件本文采用标准的k-ε双方程模型，压力-速度耦合采用SIMPLE算法，稳态3D的压力基求解器，对流项选取二阶迎风离散格式，在近壁区采用标准壁面函数法。本模型的进口采用velocity-inlet边界条件，出口采用outflow边界条件，对称面采用对称边界条件。除尘器布袋采用鲁棒性和收敛性较好的多孔跳跃边界条件，模拟计算时输入的边界条件值：进口风速为10m/s，空气密度ρ为1.2

6、25kg/m3，滤袋表面的渗透性3.5e-11m2，其厚度为2mm。2计算结果及分析2.1综合流量不均幅值综合流量不均幅值是指所有滤袋的流量分配系作者简介：杨燕珍（1985—），女，福建三明人，助教，主要研究数字化设计、现代设计理论方法。17EquipmentManufacturingTechnologyNo.9，2013数与理想状态下的绝对均匀系数1.0之差的绝对值的平均值，这个参数综合考虑了各个滤袋的流量偏差，评价比较全面，记作△Kξ，可表示为：△Kξ=∑!!Kqi-1.0"/n"式中，n是模型中滤袋的总个数。2.

7、2速度云图对比为了更好研究气流对布袋的影响，选取沿平行于x轴的方向，且通过各个布袋的直径截面的速度分布云图来进行分析，图1和2分别为Y=1930mm截面速度云图及Y=-3535mm截面速度云图。图1Y=1930mm截面速度云图图2Y=-3535mm截面速度云图2.3对比分析结果计算结果显示，当气流与后壁面强烈碰撞后，气流在这里分成了两股势力，一股具有向上部空间直接发展的趋势，一股是向下沿着灰斗壁面绕流。具有向上部空间发展趋势的这股势力，在加装了气流均布板的模型中，因为受到气流均布板的作用，在这里被分流，一部分气流通过板

8、上的开口流出，一部分由于受到气流均布板的阻挡，沿着板的末端方向流动，在均布板末端处向上部的气室发展。与原型相比，在气流均布板的作用下，布袋底部没有直接受到高速气流的冲击，原本要形成射流的一部分气流被气流均布板阻挡和分流。从各截面图的速度云图看，在加装了气流均布板的除尘器内，气流场的均匀得到了一定的改善。并且从云图中可以看出，加装