袋式除塵器流場氣流均勻性的數值模擬.pdf

1、《裝備制造技術》2013年第9期!!!!“!“設計與計算“!!!!!“袋式除塵器流場氣流均勻性的數值模擬楊燕珍，溫發(fā)林（龍巖學院物理與機電工程學院，福建龍巖364012）摘要：許多袋式除塵器由于結構的原因，往往內部流場的氣流分布不均現象比較明顯，內部流場氣流分布不均，會加劇濾袋的磨損降低除塵器的除塵效率。分別對加裝與水平面成60、45、30角布置的氣流均布板的模型進行模擬，對比分析得出最優(yōu)方案，為袋式除塵器的結構優(yōu)化設計提供了依據。關鍵

2、詞：袋式除塵器；數值模擬；氣流均布板中圖分類號：X701.2文獻標識碼：A文章編號：1672545X（2013）09001702袋式除塵器由于其除塵效率高、結構簡單、運行穩(wěn)定并且可以處理高濃度含煙塵氣體等優(yōu)點，成為應用最廣泛的除塵設備之一。袋式除塵器內部氣流分布比較復雜，除塵器鋼結構、進氣速度和濾袋布置等都會對其產生較大影響。本文利用計算流體動力學對袋式除塵器內部流場進行數值模擬，提出在進氣通道內添加氣流均布板的改進措施，但是氣流均布板

3、的放置角度的不同對袋式除塵器內部流場的改善程度也不盡相同。本文分別對加裝與水平面成60、45、30角布置的氣流均布板的模型進行模擬，通過對比分析得出最優(yōu)方案，為袋式除塵器的結構優(yōu)化設計提供了依據。1幾何模型的建立和數值計算方法1.1模型的假設和簡化由于袋式除塵器各個氣室內部結構和流場的復雜性，在建模前，對其作以下假設及簡化：（1）對除塵器箱體內的煙氣進行簡化，作單相流進行模擬；（2）在實際中，隨著袋式除塵器的運行使用，其濾袋表面的粉塵厚

4、度是不斷變化的，在此僅做靜態(tài)處理，假設粉塵厚度一定；（3）假設濾袋在過濾過程中不考慮形變，將濾袋以圓柱面來表示；（4）假設模型氣體參數為常溫下的空氣參數；（5）假設除塵器進氣口的氣流速度是均勻的。1.2幾何模型及網格劃分本文以福建某環(huán)保公司的袋式除塵器的為模擬收稿日期：20130609對象，該除塵器為側進風結構形式，其鋼結構包括灰斗、上箱體、中箱體、進出氣口、出氣口等部分。模型的基本參數如下：灰斗為高4000mm的倒四棱錐臺，上箱體是長

5、方體，其長為7710mm，寬為5930mm，高為1670mm；中箱體高為3000mm，底面尺寸為1000mm500mm，濾袋的直徑為44mm，長為3000mm，每個氣室都分布著15個濾袋。本文利用Gambit軟件對計算區(qū)域劃分網格，采用有限體積法對方程計算區(qū)域進行離散。采用結構化和非結構化混合的方式進行網格劃分：進氣口、出氣口、濾袋周圍區(qū)域和濾袋都采用結構化網格，灰斗采用非結構化網格。模擬區(qū)域所劃分的總網格數約為100萬。1.3數值計算

6、方法和邊界條件本文采用標準的kε雙方程模型，壓力速度耦合采用SIMPLE算法，穩(wěn)態(tài)3D的壓力基求解器，對流項選取二階迎風離散格式，在近壁區(qū)采用標準壁面函數法。本模型的進口采用velocityinlet邊界條件，出口采用outflow邊界條件，對稱面采用對稱邊界條件。除塵器布袋采用魯棒性和收斂性較好的多孔跳躍邊界條件，模擬計算時輸入的邊界條件值：進口風速為10ms，空氣密度ρ為1.225kgm3，濾袋表面的滲透性3.5e11m2，其厚度為

7、2mm。2計算結果及分析2.1綜合流量不均幅值綜合流量不均幅值是指所有濾袋的流量分配系EquipmentManufacturingTechnologyNo.9，2013數與理想狀態(tài)下的絕對均勻系數1.0之差的絕對值的平均值，這個參數綜合考慮了各個濾袋的流量偏差，評價比較全面，記作△Kξ，可表示為：△Kξ=∑!!Kqi1.0“n“式中，n是模型中濾袋的總個數。2.2速度云圖對比為了更好研究氣流對布袋的影響，選取沿平行于x軸的方向，且通過各

8、個布袋的直徑截面的速度分布云圖來進行分析，圖1和2分別為Y=1930mm截面速度云圖及Y=3535mm截面速度云圖。圖1Y=1930mm截面速度云圖圖2Y=3535mm截面速度云圖2.3對比分析結果計算結果顯示，當氣流與后壁面強烈碰撞后，氣流在這里分成了兩股勢力，一股具有向上部空間直接發(fā)展的趨勢，一股是向下沿著灰斗壁面繞流。具有向上部空間發(fā)展趨勢的這股勢力，在加裝了氣流均布板的模型中，因為受到氣流均布板的作用，在這里被分流，一部分氣流通

9、過板上的開口流出，一部分由于受到氣流均布板的阻擋，沿著板的末端方向流動，在均布板末端處向上部的氣室發(fā)展。與原型相比，在氣流均布板的作用下，布袋底部沒有直接受到高速氣流的沖擊，原本要形成射流的一部分氣流被氣流均布板阻擋和分流。從各截面圖的速度云圖看，在加裝了氣流均布板的除塵器內，氣流場的均勻得到了一定的改善。并且從云圖中可以看出，加裝30氣流均布板的模型，比加裝60和45的模型，速度均勻程度都有了更好的改善。由流量和流量分配系數表可以計算

10、得出，在袋式除塵器原型模型中，最大的流量分配系數為1.38最小的流量分配系數為0.63，其中最大流量不均幅值為0.75，而進行綜合計算后，得出的綜合流量不均幅值為0.2130；加裝60氣流分布板后的袋式除塵器的模擬中，箱體內氣流的最大流量分配系數為1.40，最小流量分配系數為0.68，其中最大流量不均幅值為0.72，而進行綜合計算后，得出綜合流量不均幅值為0.1904。加裝45氣流分布板后的袋式除塵器的模擬中，箱體內氣流的最大流量分配系

11、數為1.39，最小流量分配系數為0.70，其中最大流量不均幅值為0.69，而進行綜合計算后，得出綜合流量不均幅值為0.1878。在袋式除塵器加裝30氣流均布板的模型中，最大的流量分配系數為1.36，最小的流量分配系數為0.69，因此，綜合流量分配系數也可以看出加裝30的氣流均布板的模型優(yōu)于加裝60和45的模型。3結束語運用Fluent軟件能夠很好地模擬出袋式除塵器內流場分布，使工程人員能夠清晰地了解其內部氣流分布的情況，這是物理實驗難以

12、達到的效果，這可以進一步指導除塵器的設計、運行和改進。加裝了氣流均布板后，箱體內的氣流分布得到了明顯的改善，綜合流量不均勻幅值有明顯降低，但是在加裝氣流均布板時要考慮二次揚塵的影響，來合理選擇角度。參考文獻：[1]李少華，王坤玉，格日勒，等.袋式除塵器氣流分布均勻性的數值模擬[J].電站系統(tǒng)工程，2009，25（2）：1719.[2]付海明，趙友軍.袋式除塵器流場動態(tài)測試及優(yōu)化[J].中南大學學報，2010，41（2）：799806.N

13、umericalSimulationofDistributionUnifmityinBagtypeFilterYANGYanzhen，WENFalin(CollegeofPhysicalMechanicalElectricalEngineering，LongyanUniversity，LongyanFujian364012，China）Abstract：Manybagfilterduetostructuralreasonsthephen

14、omenonoftheairflownounifmdistributionwhichdamagesairbageasilyaffectsdustingefficiencyetcisobvious.Inthispaperrespectivelytoaddwiththehizontalairflowboardinto604530anglelayoutmodelofairflowunifmplatewassimulatedwhichprovi