袋式除尘器脉冲喷吹清灰作用形成机制的实验研究

摘要

以脉冲喷吹清灰方式为代表的袋除尘器为各国应用最普遍的粉尘净化设备。国内外学者围绕脉冲喷吹清灰过程中出现的各类现象一直在进行内容广泛的研究。迄今，关于主导清灰效果的脉冲喷吹气流标志性指标参数及其形成机制的理解仍不透彻。清灰系统的设计缺乏成熟的设计方法指导，导致除尘器运行状况良莠不齐。 运用达西定律和气体射流理论推导射流断面动能和流量与喷嘴径、出口气速（气源压力）及喷吹距离之间的关系式;针对滤袋形状尺寸和粉尘层阻力属性，以实现袋内清灰气流最大瞬时静压为预期目标，以袋内清灰气流的静压和流量必然与射流注入袋口气体的动能和流量基本相等这一事实为纽带，完成脉冲喷吹清灰系统相关的结构及运行参数计算方法的理论体系。采用数值模拟方法对典型工况进行模拟，加装文丘里管达到清灰强度指标时四种工况的喷口直径所需修正系数在1.134左右，为后续模型实验的验证及修正提供了参考。模型实验实测袋内清灰压力峰值，不加文丘里管时，袋内最大压力峰值仅为844Pa，远不如袋口加装文丘里管时达到的压力峰值1507Pa;采用修正喷口直径的方法将袋内压力峰值提高至工况要求值，四种工况的喷口直径所需修正系数在1.4左右，完善了清灰系统设计，验证了理论模型的正确性;实验对比测定单独修正喷口直径、单独修正喷口气速及同时修正喷口直径和喷口气速时各自的修正系数分别为1.395、1.29、1.2和1.18，计算发现单独修正喷口直径时压气功率损耗相对较小，认为在修正系数较小时，采用修正喷口直径的方法相对合理。袋口加装带有可自动升降环板的整流扩散套管，工况2条件下，采用理论喷口直径进行喷吹时，袋内压力峰值在1300Pa左右，同样条件下采用普通文丘里管时，袋内的压力峰值在1500Pa左右;在不同过滤风速下测定其对过滤气流的阻力，得到整流扩散套管上可自动升降的限流环板处于上行定位环及下行定位环时对气流的阻力系数分别为101.68Pa·min2·m-2、23.44Pa·min2·m-2，证明新型整流扩散套管具有保证袋内清灰压力的同时又可以大大减小过滤阻力的作用。 实验研究结果全面验证脉冲喷吹气流清灰作用形成机制的理论体系，为设计出节能、高效的清灰系统提供指导。研究成果既具清灰机理阐述的科学意义，又有解决清灰系统设计方法的实用价值。

目录

声明

摘要

1．1论文背景

1．2国内外袋式除尘器的发展

1．2．1国外袋式除尘器的发展

1．2．2国内袋式除尘器的发展

1．3国内外脉冲喷吹清灰技术的研究现状

1．3．1国内脉冲喷吹清灰技术的研究现状

1．3．2国外脉冲喷吹清灰技术的研究现状

1．3．3目前脉冲喷吹清灰技术急需解决的问题

1．4数值模拟技术

1．5研究内容和方法

1．5．1研究内容

1．5．2研究方法

1．5．3课题创新

第2章脉冲喷吹清灰作用形成机制的理论研究

2．1脉冲喷吹袋式除尘器

2．1．1脉冲喷吹袋式除尘器工作原理

2．1．2影响清灰效率的因素

2．2脉冲喷吹气流清灰作用形成机制的理论研究

2．2．1粉尘层的受力分析

2．2．2射流断面的气体流量和平均动能

2．2．3喷嘴的结构尺寸

2．2．4文丘里管的结构尺寸

2．2．5喷吹系统相关参数的公式推导及确定

2．3本章小结

第3章脉冲喷吹清灰的数值模拟

3．1数值计算模型

3．1．1几何模型建立条件

3．1．2基本控制方程

3．1．3湍流模型的选择

3．2几何模型建立及网格划分

3．2．1建立几何模型

3．2．2网格划分

3．3确定边界条件

3．4设置求解控制参数

3．5初始化流场

3．6计算结果的输出和后处理

3．7脉冲喷吹清灰理论模型的检验与修正

3．7．1未修正喷口直径

3．7．2修正喷口直径

3．8本章小结

第4章脉冲喷吹袋式除尘器清灰实验研究

4．1实验装置

4．1．1喷吹装置

4．1．2收集装置

4．1．3数据采集装置

4．2脉冲喷吹袋式除尘器清灰实验研究方法

4．2．1净袋阻力系数测定方法

4．2．2负尘滤袋阻力系数测定方法

4．2．3压力测定方法

4．2．4新型整流扩散套管研究方法

4．3脉冲喷吹清灰实验结果与讨论

4．3．1净袋阻力系数

4．3．2负尘滤袋阻力系数

4．3．3袋口不加装文丘里管时的喷吹效果

4．3．4袋口加装文丘里管时的喷吹效果

4．3．5数值模拟与模型实验结果的对比

4．3．6对新型整流扩散套管的实验研究

4．4本章小结

第5章结论与展望

5．1结论

5．2展望

参考文献

致谢

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