多室袋式除尘器的流场分析与结构选优

摘要

我国是以煤炭为主要能源的国家，每年保持高速增长的GDP主要依靠煤炭资源，造成的能源消耗问题和环境污染问题也日趋严重，由煤炭燃烧所产生的烟尘已成为大气污染的主要形式之一。随着日趋严格的大气排放标准和民众不断提高的环保意识，袋式除尘器由于除尘高效、运行成本低廉的突出优势，已在各行业中得到越来越广泛的应用。
　　本文以浙江吉天环保科技有限公司生产的LFGM64-5型多室袋式除尘器为研究对象，依据CFD理论，运用FLUENT软件平台，进行除尘器的流场研究。建立了流场分析模型，分析除尘器内部各滤室及单个滤室的速度场分布及流量分配情况。速度场分析结果表明：除尘器结构各滤室空间内流场分布比较紊乱，灰斗与中箱体底部形成强烈漩涡，造成二次扬灰，由于袋室隔板的分流影响，第一和第三过滤室为高速气流区域集中区，第二滤室出现了大面积的低速区，第四和第五滤室的高速气流区则分布在过滤室后壁附近。流量分配分析表明：各过滤室气流流量由大到小一次为第三滤室、第一滤室、第五滤室、第四滤室和第二滤室，大多数高速气流主要集中在各滤室左右两侧，呈现两侧区域流量大，中间区域流量小的特点，可断定各滤室气流分布不均是造成清灰频繁，加速滤袋磨损的主要原因。仿真结果为下一步结构改进设计提供了理论参考。
　　为满足企业实际需求，提高经济效益，本文对除尘器的中箱体和花板进行了结构分析和选优设计。主要对板肋型和波纹板型两种中箱体结构进行力学性能分析，结果表明：两种结构型式均能满足力学性能要求，但通过工艺、成本对比分析，确定波纹板型结构为最优。在此基础上，通过改变波纹宽度和深度，分析单块波纹板力学性能，发现在合理布置波纹数量且满足工艺条件下，其力学性能随着波宽或波深的不断增大而逐渐改善。通过分析原花板结构发现原有设计过于保守，因此优化板厚得到4mm的最佳值，相对于6mm花板，重量降低了33.3％。根据多室袋式除尘器流场分析结果，采用不同入口风速对其流场进行数值模拟，得到风速对于各滤室气流分布的影响，并提出了改善流场分布的结构选优方案。
　　本文最后根据当前袋式除尘器流场分布现场测试的难点及实际情况，探讨了一种试验方案，为该项目的深入研究提供参考。

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第一章 绪论

1.1研究背景

1.2 袋式除尘器概述

1.3 有关袋式除尘器流场研究现状

1.4 多室袋式除尘器流场分析的特点和意义

1.5 主要研究内容

第二章 多室袋式除尘器流场分析理论基础

2.1 CFD数值求解方法

2.2 流体运动描述方法及基本控制方程

第三章 多室袋式除尘器流场分析

3.1 多室袋式除尘器模型建立

3.2 多室袋式除尘器湍流模拟及近壁处理

3.3 边界条件设置

3.4流场模拟与结果分析

3.5 小结

第四章 多室袋式除尘器结构选优

4.1 中箱体结构选优设计

4.2 花板结构选优设计

4.3 整体流道结构选优

第五章 多室袋式除尘器流场测试探讨

5.1 试验测试仪器选择

5.2 现场流场测试方案探讨

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

致谢

参考文献

附录: