横向极板电除尘器中流场的数值计算.pdf

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1、·48·胡满银等横向极板电除尘器中流场的数值计算横向极板电除尘器中流场的数值计算胡满银1郭瑞林2李玉山2李立锋1高香林1(1．华北电力大学环境科学与工程学院河北保定071003；2．宣化冶金环保设备制造有限责任公司河北宣化075100)摘要对横向极板电除尘器内二雏流场进行了数值计算，漉场模拟采用k—e双方程模型，计算采用SIMPLE算法。利用有限体积法对计算区域进行离散，用前处理软件GAMBIT对几何模型进行网格jl}J分，FLUENT流体计算软件对内部流场进行数值模拟。得出了内部流场随入口流速的增加。紊流性增加，阻力损失也会增大。关键词流场数值模拟离散阻力损失1引言我国

2、50mg／m3新排放标准的颁布，使得现行的电除尘器面l临着严峻的挑战。横向极板电除尘器是一种除尘效率高、体积小、成本低的电除尘器。本文对横向极板电除尘器内部的二维流场变化进行了数值模拟，所得结果可为工业应用提供参考。2横向极板电除尘器简介一般的电除尘器极板和气流方向是平行的，电场力和气流方向垂直。而横向极板电除尘器则是垂直于气流方向横向布置极板，这样，电场力就和气流方向一致，使颗粒的有效驱进速度增加，增大除尘效率。当气流流经横向收尘极板时，流速突然降低，气流急骤扩散紊流，部分粒子沉积在收尘极的背面。横向极板电除尘器的结构特点使得其能有效的控制和减少反电晕现象和粉尘的二次飞

3、扬。但是，极板横向布置使得除尘器阻力变大。3数学模型3．1连续性方程半．+掣：0(1)3．2动量方程X方向：曼丝+!!色兰些!+皇三巳兰尘_-OtOxOy=击(p罢)+毒仁等)一詈+．s。(2)Y方向：曼!．仑生--+!!巨竺兰!+皇!卫!生OtOxOy=矗仁嚣)+茜仁考)一考+最c3)其中：S。、S。是动量守恒方程的广义源项。在本文的计算中，流场的热交换很小，可以忽略不计。所以，方程(1)、(2)、(3)可以组成封闭方程组进行求解。因为除尘器内的流动是湍流，所以模拟计算还要用到如下的k—F方程：3．3K方程P面ok+puj韭Oxi=毒[(p+等)差]P面+一2瓦L(p+

4、i’瓦J+胁詈(簧+詈)一P占(4)+胁瓦‘瓦+菇)一占(4’3．4e方程P-泌g+put堕Ox,=去[(p+等)兰]++I一5瓦L(p+Z’瓦J+鲁。面。8uiL．瓦Oui+差)一c炉譬(5)铲t瓦‘瓦+菇卜c炉i(5’方程从左到右五项分别为：非稳态项、对流项、扩散项、产生项、消失项。其中，￡是耗2009年10月20日～24日第13居中目电陈±学术仝Ⅸ论女集p瑚eedingsufl3thCorlk⋯ofESP49散率，“是分子粘性。横向极板电除尘器内流场的分布情况则会应用到如下流场的泛定方程。3．5流场的泛定方程V‘十=一(口一一P．)“o(d)J+P．(_K+％)+D

5、+即+(6)J．=P．(Kv。)+D即(c)V‘，+=一Rp。／e(d)V‘，=一兄。／e(e)(6)其中P+、p为正、负空间电荷密度，J+、J，为正、负离子流密度，K+、K为负离子的迁移率，D为扩散系数，R为离子复合系数方程(a)表明了场的分布与空间电荷的关系，方程(b)～(e)是空间电荷运动所满足的方程4离散化和网格划分本文采用有限体积法对方程计算区域进行离散。由于实际条件的限制，本文只对二维的情况进行模拟。对计算区域进行网格划分，图l是对二维计算区域进行的网格划分，采用的是四边形网格。5计算结果分析我们从人口的速度线图中可以看出，在横向极板电除尘器的人口，气流的速度

6、线是平行的，可以看成是层流运动(图2)。而随a)人口网格b)内部网格(c)出口网褚幽1横向报板电除尘器网格划分着速度的增加，入口的速度线的密度增大(田2a—c)。在极板附近，由于极板的影响，气流在经过极板以后，在极板背风面会形成一定程度畦_薹．蓦《誊iEa)速度08m／sb)速度l0m／s胡满镕等横l■枉楹电陈尘器中瓶场的数值{I算I

7、垂；薹

8、。燕嵯(c)速度I2nl／s囝2人口速度分布噻j誊』：誉一一睢_1。_

9、(a)速度08nl／s瞧’蚓1。．0j。-兰．誊一}rb)速度IOm／s(c】速度【2nVs图3极板附近的速度分布的漩涡，这样，在极板的背风面，粉牛也会被收集下

10、来，ur以提高除尘器的除尘效率(图3)。随着人口流速的增大．除尘器内的紊流也会增大，其在板扳背风面形成的漩涡就会增大(图3a—c)．嗟蓥墓I

11、耋

12、嗟垂’霎畦a)速度08m／s(c)速度l2m／s圈4极线附近速度分布在极线附近，由于极线的面积很小，只有很少部分的粉尘可以收集，所以气流绕过极线，形成绕流，增加除尘器内部的紊流特性(图4)。而随着入口流速的增加．在极线附近的绕流也会增强(图4a—c)。横向极板电除尘器的压力损失是很大畔霎孵鹰爱卜a)速度08“s'．．．

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