袋式除尘器内部温度场及粉尘分布数值模拟

摘要

袋式除尘器设备内部的流场和温度场分布，直接影响到设备的除尘效率、工作能耗和运行安全等。由于其结构复杂，工况密封性要求严格，导致对内部流场和温度的实时监测比较困难。目前国内外普遍采用CFD软件模拟来预测和分析袋式除尘器内部流场形态。
　　本课题针对基于工程实际中的大型袋式除尘器建立的一系列数字样机模型，采用CFD仿真技术，研究预测其对应的物理样机的运行性能。论文相关课题“袋式除尘器数字样机综合测试验证平台研发”获得了中材装备集团科研基金资助。本论文主要工作包括：
　　1、为改善袋式除尘器内部流场，在灰斗区域尝试增加了不同的导流装置，但该导流装置对除尘器内部温度分布的影响暂时没有研究。本文拟对设置导流装置前后的袋室内部温度分布情形进行对比，评价导流装置的有效性，同时本文也将讨论过滤速度对除尘空间温度场的影响。
　　2、针对袋式除尘器内部过滤介质的颗粒含量较低，云图表征其颗粒浓度分布时会不够明显的问题，本文采用欧拉-拉格朗日模型，以滤袋颗粒捕集数量为依据，描述袋室内部粉尘分布。以此为基础，本文探讨了滤袋长度和袋室进口速度对粉尘分布的影响，并与不分文献的实验数据作对比。
　　3、通过对模型气固两相流流场计算，研究了浓度的分布和过滤气流流速之间的关系，浓度和滤饼厚度之间的关系，实现了从浓度场的角度，评价数据库中的数字样机性能。
　　流场模拟结果表明：袋室中以靠近灰斗位置的气流温度和粉尘颗粒浓度较高，同时温度随着高度的增加而下降。到达花板以下1.5m左右时，温度会到达一个最低值，随后抬升。同时气流温度和颗粒浓度均在靠近壁面位置时较大，在滤袋密集区，粉尘含量较低。过滤速度越大，近壁区域滤袋的温度和粉饼增长率都明显快于其余位置。导流装置由于其优良的分风性，可以减少近壁区域的流量，从而有调节内部温度场的作用，并以导流板的作用最为明显。

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第1章 前言

1.1 课题研究背景及意义

1.2 课题研究现状及国内外袋式除尘器研究的发展

1.3 课题研究方法及研究内容

第2章 数值模拟求解模型的选择

2.1 流体动力学基础理论

2.2 湍流控制模型

2.3 多孔跳跃介质模型

2.4 颗粒轨迹模型

2.5 边界轮廓法

2.6 粉尘颗粒的直径分布及设置

第3章 袋式除尘器内部温度分布数值模拟

3.1 物理模型及其边界条件

3.2 导流装置的影响

3.3 设计过滤速度的影响

3.4 本章小结

第4章 袋式除尘器气固两相流模拟

4.1 水泥颗粒物在除尘器箱体中的自由沉降研究

4.2 袋式除尘器中粉尘颗粒浓度研究

4.3 滤袋长度对袋室内粉尘分布的影响

4.4 设计过滤速度对袋室内粉尘分布的影响

4.5 本章小结

第5章 主要结论与展望

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