袋式除尘器滤袋组件流致振动数值模拟

摘要

袋式除尘器因使用灵活，运行安全，操作方便，收尘效率高等特点，被当作最有效的收尘设备，广泛的应用在各种工业生产中。袋式除尘器主要由箱体和滤袋组件构成，其中箱体主要提供一个过滤环境，滤袋组件是由滤袋和笼骨组成，它的主要是过滤含尘气体，滤袋组件是决定袋式除尘器除尘效率的关键元件。20世纪80年代实现了大型化，滤袋组件长度逐渐变长，其结构的柔性更大。由于是柔性的悬挂结构，相邻的滤袋组件在气流作用下的可能因相互碰撞而破袋，这是引起袋室除尘器失效的严重事故；同时，产品使用企业也将遭受停产检修、监管罚款、除尘器产品及设计生产单位声誉和市场竞争力下降的困扰。因此，研究柔性滤袋结构的振动特性，解开从业人员对滤袋组件碰撞导致破袋的疑虑，对提高袋式除尘器设计、产品质量，安全运行水平，具有非常重要的意义。
　　论文采用流固耦合分析方法对滤袋组件振动做了初步研究，由于滤袋组件结构和工作机理的特殊性，国内外相关研究可供参考的文献较为罕见。本文的研究内容和结果如下：
　　（1）结合袋式除尘器和滤袋组件的实际结构，建立袋式除尘器和滤袋组件的仿真模型。
　　（2）滤袋组件的长度是影响滤袋振动幅度大小的重要因素，由于受风面积和烟尘处理量的增加，滤袋组件在受到气流冲击时，长度越长，振动幅度越大，所以对于大型袋式除尘器有必要进行滤袋组件的振动分析。其次不同工况是相同袋式除尘器滤袋组件振动幅度大小的主要因素，研究表明,滤袋组件的振动幅度是随着入口速度的增大而增大。当入口速度达到一定值时，部分相邻滤袋组件就会发生碰撞，加速了滤袋的破损。所以有效的控制入口风速，可以减少滤袋的破袋事故，同时对节约滤袋更换的费用，有很大的经济效益。
　　（3）工作中袋式除尘器的处理风量是变化的，其中袋式除尘器的处理风量与入口风速成正比关系，即对袋式除尘器入口设置为正弦变化的风速，通过改变入口风速的频率研究滤袋的振动特性，结果表明，当入口风速的频率等于滤袋组件的固有频率时，滤袋组件振动幅度较大，部分相邻滤袋组件发生碰撞，当入口风速的频率远离它的固有频率时，其振动幅度较小,所以可以通过使入口风速的频率远离滤袋组件的固有频率来降低滤袋组件的振动幅度，避免相邻滤袋组件间的碰撞。
　　滤袋组件的振动研究可以准确清楚地展现气流分布对不同结构滤袋组件振动的影响及规律。

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第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2袋式除尘器的简介

1.3 袋式除尘器出现的问题

1.4 袋式除尘器内部流场研究现状

1.5 流固耦合概述和应用

1.6 研究内容及方法

第2章 袋式除尘器数值模拟的基本理论

2.1 袋式除尘器数学模型

2.2 网格划分

2.3 流体动力学控制方程

2.4 数值模拟方法

2.5 湍流模型

2.6 数值计算方法

2.7 滤袋组件数学模型

2.8 滤袋组件动力模块数值模型的建立

2.9 本章小结

第3章 恒定进口速度下滤袋组件振动的数值模拟

3.1 研究的指导思想和方法

3.2 袋式除尘器入口速度的确定

3.3 袋式除尘器仿真模型的建立

3.4 数值模拟结果分析

3.5 入口速度对滤袋振动的影响

3.6 数值模拟结果分析

3.7 本章小结：

第4章 非恒定进口速度下滤袋组件振动的数值模拟

4.1 滤袋结构的模态分析

4.2 袋室计算模型与边界条件设置

4.3 数值模拟结果分析

4.4 本章小结

第5章 结论与展望

5.1 主要结论

5.2 展望

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果