贯通式滤袋除尘器含尘气流过滤及冲刷自清灰过程的数值模拟

摘要

袋式除尘器因其除尘效率高，尤其是对于微细粉尘颗粒也保持了较高去除效率的显著优点，已经成为含尘气体净化领域应用最为普遍的除尘设备。而关于实现清灰系统结构简单、清灰效果优良的新型清灰方式的研究探索一直是袋式除尘器研究领域的一个重要课题。文章通过数值模拟的方法研究一种新型袋式除尘器的过滤及清灰效果即:贯通式滤袋除尘器含尘气流过滤及冲刷自清灰过程的数值模拟。 为了揭示含尘气流冲刷自清灰贯通滤袋除尘器过滤状态时的气流流场和粉尘颗粒的运动轨迹;及其清灰过程中剥离粉尘团粒在灰斗中的沉降轨迹。运用FLUENT软件首先对计算对象进行建模，然后进行网格的划分，最后进行初始化。在此基础上，首先对含尘气流在贯通滤袋中的过滤过程进行了模拟。模拟结果表明，由于滤袋及其粉尘层阻力较大，袋内气流轴向静压以及轴向的径向速度分布基本均匀，截面上的轴向速度呈典型的抛物线型分布，且至上而下逐渐减小;由于粉尘颗粒的惯性力作用，较大颗粒表现出不同程度的脱离气流流线向滤袋下方运行的趋势。粒径大于20μm的粉尘颗粒在滤袋口中心处投射时可以直接落入下方灰斗。对冲刷清灰时，被剥离的粉尘团粒自贯通滤袋出口随清灰气流在灰斗中的沉降轨迹的数值模拟表明，在过滤风速为1m/min时粉尘团粒的沉降效率会随着灰斗高度的增加而增加:当灰斗高度在0.9m～1.6m范围内沉降效率随灰斗高度增加的幅度较大;当灰斗高度超过1.6m以后沉降效率随灰斗高度增加的趋势放缓，且当灰斗高度达到2.3m时沉降效率已经达到了81.42％，再增加灰斗高度沉降效率不再增加;固定灰斗高度与粉尘密度改变粉尘团粒的粒径，沉降效率会随着粉尘团粒粒径的增加而增加，当粉尘团粒粒径在5μm到25μm范围内，灰斗沉降效率随着粒径的增加而增加，但趋势缓慢;当粉尘团粒粒径达到40μm时沉降效率几乎都能达到80％以上;当固定灰斗高度与粉尘粒径，改变粉尘密度时沉降效率会随着粉尘密度的增加而增加，当灰斗高度为1.3米时，随着粉尘团粒密度的增加沉降效率增加的比较缓慢，而当灰斗高度为1.8米和2.3米时沉降效率增加的幅度较大。 模拟结果充分展示新型除尘器过滤及清灰两个工况过程中粉尘捕集及剥离沉降的特征，与模型实验研究的相关实测结果基本一致。证实新型除尘器具有过滤负荷低、清灰有效、结构简单的突出优点。

目录

声明

摘要

第1章绪论

1．1引言

1．2袋式除尘器概况

1．2．1袋式除尘器的工作原理

1．2．2袋式除尘器的发展状况

1．2．3袋式除尘器清灰方式的研究现状

1．2．4国内外新型袋式除尘器的研究现状

1．4新型袋式除尘器工作原理

1．4．1新型袋式除尘器的过滤原理

1．4．2新型袋式除尘器的清灰原理

1．5研究内容及方法

第2章数值模拟方法

2．1 CFD简介

2．2 FLUENT的程序结构

2．3数学模型的建立条件

2．3．1基本控制方程

2．3．2湍流模型的选择

2．3．3离散模型的选择

2．4模型网格的划分

2．5模型边界条件的选择

2．5．1连续相边界条件

2．5．2离散相边界条件

2．6设置求解控制参数

2．7初始化流场

2．8计算结果的输出和后处理

第3章过滤过程滤袋内流场与粉尘颗粒运动轨迹数值模拟

3．1计算模型的建立

3．2计算区域网格的划分

3．3数值模拟计算条件

3．3．1初始条件

3．3．2边界条件

3．4过滤过程气体流场

3．4．1流场的压力分布

3．4．2流场的速度分布

3．5粉尘颗粒运动轨迹

3．5．1单颗粒轨迹

3．5．2颗粒群轨迹

3．6本章小结

第4章清灰过程灰斗内流场与粉尘颗粒团运行轨迹数值模拟

4．1计算模型的建立

4．2计算区域网格的划分

4．3数值模拟计算条件

4．3．1初始条件

4．3．2边界条件

4．4数值模拟结果

4．4．1初始模型数值模拟结果

4．4．2灰斗过流断面对沉降效率的影响

4．4．3粉尘团粒粒径对沉降效率的影响

4．4．4粉尘密度对沉降效率的影响

4．5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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