下進(jìn)風(fēng)袋式除塵器內(nèi)部氣固兩相流動數(shù)值模擬

1、| 維普資訊 h ttp:/高 嘩尋 下進(jìn)皿袋式盹塵器內(nèi)部氣固兩相覽動數(shù)值換擬下進(jìn)風(fēng)袋式除塵器內(nèi)部氣兩相流動數(shù)值模擬粹| 維普資訊 h ttp:/| 維普資訊 h ttp:/高暉圧郭盤綿芮安交適大學(xué)動力工理多相清國家龜點實驗室.沔安7HXM9）育了研究損式煉塵器濾袋毛熾杭理.進(jìn)一涉指尋降塵器的設(shè)計、運行和改進(jìn)通過簡化龍捷結(jié) 構(gòu)和應(yīng)用結(jié)構(gòu)fE/菲結(jié)構(gòu)住混合網(wǎng)格拽術(shù)，對DMCIRQSIT進(jìn)鳳袋式除塵橋?qū)嶋H運存條件下的內(nèi)部氣 固兩相流動進(jìn)廳了數(shù)值檯彊、計算結(jié)果左哽，袋室內(nèi)形戲了錠渦回流和下均勻壓力場、饕室后端據(jù) 袋組過波速度和濾燙間陳速度尢大超過攝尢丸許直*兄店端濾袋易于蹙損失效的主要原因迪過計 算

2、還得到了不同赴理鳳儉和過漆弁質(zhì)表走滲謖率眾件F,各濾袋組過逹速度和顆或沉積呈分布規(guī) 津描岀了諫型袋圣結(jié)鉤設(shè)計訣陽和收遢方冋關(guān)健詞：袋式除塵器 氣固藺相流 數(shù)值模擬 流場 紊流 拉格朗日方法| 維普資訊 h ttp:/| 維普資訊 h ttp:/裝式降塵器是一種ffl于分離細(xì)小粉塵的髙效分 離設(shè)備.廣泛應(yīng)用于動力、化工.礦業(yè).建材“紡 織和食品等眾多工業(yè)領(lǐng)域"其結(jié)構(gòu)形式多種多樣， 目前尚未形成統(tǒng)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計或選型主要農(nóng) 靠經(jīng)臉數(shù)據(jù)“.具有較強的左觀住.往生達(dá)不到 晟佳除塵效果°過濾速度和濾犢囘隙速度是袋式除塵器設(shè)計中 主要技術(shù)指標(biāo)。CS臨出了不同設(shè)備性能和除 塵需求條件F確

3、宦極限過濾速度和濾袋間晾速康的 方送*傳統(tǒng)設(shè)計方法-般只要求平均過濾速度和澹 裳間隙連度小干扱限值”然而在案際除塵器袋室 中，氣流并不是均勻分布的，下進(jìn)風(fēng)式結(jié)構(gòu)中氣流 分帀不均勻情況尤為嚴(yán)重“如某火電廠尾部煙道內(nèi) 裳式除塵器的冷態(tài)實驗川表明，水平進(jìn)口支煙道 鳳速超過10»必時各濾袋鳳量最大和礙小昔禍 差可達(dá)W倍以上。因此.需要對除塵器袋空內(nèi)部 流場進(jìn)存定量研究.為改進(jìn)沒計和提高運行水平提 供指導(dǎo)匚1物理摸型和數(shù)值計算方法11袋室結(jié)構(gòu)本文所研究的除塵器裳室分為上下兩個箱佑 上箱體為長方體形”慎4.g寬1®叫W2.75n. 下箱休為倒四攝錐臺形+裔1.斗叫底曲長?門叫寬 0.4

4、mc進(jìn)鳳管位于下箱休端面中心偏上位置（距岷 面0+8m,直徑0. 5山.伸人箱休中43嘰苯端設(shè)置 葉片向下4尹的百葉窗導(dǎo)流裝置，上箱體中共設(shè)賈 10組濾袋.每組2田匕每排9條濾袋。濾裳為圓柱 形，直涇也160肌長N5叫吊裝在上箱體頂部支 黑花板上二濾裝出口為凈氣室，浄氣室經(jīng)排鳳管與 引鳳裝置館連，12計算區(qū)域的簡化和財格生成實施袋宅內(nèi)部流動數(shù)值模擬的困唯主要有兩 牛：-是上箱體中濾袋數(shù)冃龐大且排列緊密，必須 生成十分細(xì)密的網(wǎng)格才能實現(xiàn)有效的空間離散，目 前主流微機的內(nèi)存容量仍然無袪承受：二是下箱體 結(jié)構(gòu)夏雜.結(jié)構(gòu)化兩格難以滿足要求.本文通過合 理簡化濾貸結(jié)構(gòu)和應(yīng)用結(jié)構(gòu)化/非結(jié)構(gòu)化混合網(wǎng)格 技忒

5、，克服了以上困帶：每個濾披組衙比成為兩個對稱的長方體形濾 袋.與實際濾袋組等高，裁面尺寸0. 6J8m x 0二嗣叫龍袋縱向間陳總甌積與實際郴同 C4.74m-k根據(jù)袋室的對稱性.計算頃域只取了 對稱的一半.參見圖1.過濾介質(zhì)采用Oarcy &式描述：Sp -啟也 J 或者 H 二一 f T g （ 1 Ja'可稱為表觀滲透率簡化之后*濾袋組的過 濾介質(zhì)面積不同于實際值、從式（I）可以看出. 過憶速度與過濾介質(zhì)兩側(cè)壓力差成線性關(guān)系.對模| 維普資訊 h ttp:/| 維普資訊 h ttp:/ 闔寂自然科學(xué)基金丸-五療大項目;59995460-2 J厲暉，男，1V72年7冃生.熱

6、能工程專業(yè)馬七研超生.曲話妙J 266&B76U| 維普資訊 h ttp:/化學(xué)工程2001年第劃卷第5期| 維普資訊 h ttp:/| 維普資訊 h ttp:/型的表觀灌透率作相應(yīng)線性赴理.可以保證倉花橈 型與實際情況的力學(xué)相似毛實險表觀曙透率為亦圖t是流休運動軌跡圖、圖2足對稱面壓力等 值線圖* 0 = J760QmVh. ” 二 2. 69 技 W 'm -Pa 從中可以得出氣相流場的基本特征°| 維普資訊 h ttp:/團(tuán)j 流詼運動軌注圖A a應(yīng)用結(jié)構(gòu)I"非結(jié)構(gòu)比混臺網(wǎng)格技代，對上箱 棒和濾袋紐生成了以六面休為基本單元的跡構(gòu)化網(wǎng) 格.在與花板平行方

7、向上網(wǎng)需尺度為70nun、住與 花板垂直方向上為140nmi,下箱體中生成TUH 面體為基本單元的非結(jié)構(gòu)比網(wǎng)材、網(wǎng)格尺度為lOOmnii13兩相流動摸型和邊界案件氣相流動摸擬采用4?釜流模型應(yīng)用孜佝 朝臺拉格朗日方法計算顆粒的運動軌跡時球形斷 粒寫出力平衡方程：| 維普資訊 h ttp:/求和是對控制容積中所有顆粒進(jìn)行的,圖工對稱両壓力瞎値繪圈其中併參見文獻(xiàn)刃=通過曲氣相動量方程中引 人源項E來計算氣相與顆粒相的功量交換，空氣為密度月二I. 225 x粘度# =1.7894 x lOkg/t m sK 顆粒密 = 4. 85 a 。"異粒徑 = !葉叫進(jìn)風(fēng)口為均勻速度邊界條件.氣流以

8、向下軒。方向人射，濾袈出口為壓力邊界條件* IE力值取為 OPa.對稱面取為對稱邊界條件固俸壁面拘無滑 移條件顆粒相總的質(zhì)量流率取為O.OOUg/b在 固體壁面為弾性反射條件。K4數(shù)值計算方法和計算工況采用控制容積積分泯離散控制方程*對法項為 二階迎風(fēng)恪式，應(yīng)用5LMPLEC算法進(jìn)行求解.本 丈所研究陰塵器用于收集星像管某低玻噴涂工 藝尾氣中的氧化鉛粉塵，過濾介質(zhì)是如8工業(yè)濛綸 布.采用脈沖噴吹清灰方式。右慮到實際運行荼件 的啞化和研究結(jié)果的推廣.在比較寬廣的范逼內(nèi)， 模擬丁不同處理鳳量和過旅介質(zhì)摻透率條件下的氣 固兩相流動匕對氣相流場和顆牠運動軌跡講行13卜 忻.得出了不同工況F濾袋組過濾速

9、度和顆粒沉積 率分布規(guī)律 2計算結(jié)果的分析和討論2.2氣相流場的基豐特征氣體由進(jìn)風(fēng)營傾科向F朋。射人袋室空間、在 進(jìn)風(fēng)管的下方和主流上方形成兩個回流區(qū)匚主流上 方的回涼區(qū)比較大，幾乎完全占據(jù)了下箱體中部空 間、抑制流體向上運動。在回流蒐的“壓迫”下. 主流沿下箱體底面流向后端.在后端壁附近折轉(zhuǎn)向 上流向后端濾袋組、部分流體從濾袋間隙流向前 端r袋秦內(nèi)部流動任總怖上形成了回流特征在流 體撞擊底面處*由于發(fā)生動能壓能轉(zhuǎn)化、賂成了 一 卜局制高壓區(qū)再崔兩卜回流區(qū)形成了低壓區(qū)4上箱 體前端壓力較低，后端壓力較高，可以推知后端濾 接組過濾鳳速較高A在唸式除塵器設(shè)計中、計算平均間隙連度時假 設(shè)流體縱向掠過

10、濾袋，而實際上上箱體中形成 了由后端到前端的橫向流動F由于濾裳橫向間隙總 面枳不足縱向間隙的1/4*實際間隙速匿將大大超| 維普資訊 h ttp:/鬲 暉爭 卜-逬就繼式蹤晳器內(nèi)部汽固兩相怖動散佰模葩| 維普資訊 h ttp:/| 維普資訊 h ttp:/11J- i Iin1I|irs- l>J2 345ti7S丈V：記唱罟M過濾仆隔占址澹透宰行飛休恤申仆民吋費響聽農(nóng)紐塢號圖4&謔播組題粒DUN率分布規(guī)律過設(shè)汁值.計算結(jié)果去陰.石端就體違度較髙、前 端流障連度較低速度不均勻十分顯著G2. 3各贈輟組氣體流雖分布規(guī)律圖3給岀了不同滲透率和處理鳳量義件下各濾 袋組無呈鋼氣體流龜?shù)姆?/p>

11、布規(guī)律前鍛鴻袋組 流童較小后端流童較大。過濾仆質(zhì)表觀漳透率越 小.流量分布越均勻.處理風(fēng)量越夫.流；S分布冏 百均勻性越強°濾袋組氣體流最與過濾逮度成正 比.而過濾速度又與過濾介質(zhì)兩側(cè)壓力差成正比, 各濾袋組氣休流鼠分布不均勻是由莊力場的不均習(xí) 性造成的當(dāng)處理嵐量達(dá)到2S260m?/h （進(jìn)風(fēng)口速 度40m/sJ ,后端濾袋組過濾速度超過平均值的2 倍.對于除塵器的正常運行是十分不利的“認(rèn) ir' h70(150 I J J r f ' I r _ |I ' f -1”1QI 2 S 45 <i 7 hfh）址理坨卓討飛怵血Ht分起網(wǎng)進(jìn)和EA3各違裝蛆吒

12、休冊分布規(guī)律2.4爾粒運動軌跡和沉積率仔布規(guī)律顆粒運動軌跡與流體執(zhí)跡相似*跟隨流體射人 下箱體旨貼底面瞬向后端.在后端壁附近折轉(zhuǎn)問上 流向后端濾袋組*部分顆粒沿著上箱體濾袋間隙流 向前端r沿程被濾袋組捕集口圖4給岀了不同滓透 率條件下各濾裳組無量綱輒粒沉積率的分布規(guī) 律.各工況都呈現(xiàn)出中部濾袋組飄粒沉積率較聶的 將虛.最大沉積率可達(dá)平均值的2傭.；2.5討論本文所研究的袋式除塵器在實際運廳條件下+ 袋室內(nèi)郃流動并不滿足詮塵器設(shè)計方法的兩項展 設(shè)帳即袋室壓力場均勻和流休縱向掠過遽袋。 后輪濾裝組的實際過濾遞度趙過設(shè)計平均值兩俗以 上*陸袋間隙速度則超過設(shè)卄平購值四倍以上.在 這樣的惡劣條件F一方

13、面濾袋間隙速度過高.已 沉撫的顆粒被挾帶到氣流中；爭一方面*過濾速度 過髙.便細(xì)小顆粒更容易穿透過濾介質(zhì).降侏了分 離散率高速橫掠濾袋氣流誘發(fā)濾袋扳動.抑速濾 弟根部磨損.再加上濾袋內(nèi)枳萩的墜拉作用.更容 易使濾袋笈生破壞-在工業(yè)凰型除塵器檢修中發(fā) 現(xiàn).后端濾輕內(nèi)丸量枳荻*部分濾袋棍部破損.形 成了短路流動總傑分離效率只有5ft% - 70% , 遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于設(shè)計要求亠符合數(shù)值計算結(jié)果所表明的特 征.說明本文提出的摸型、數(shù)值計算方法和結(jié)果是 臺理的&除塵器改造應(yīng)該致力于改善壓力場均勻性.引 導(dǎo)流體柞縱掠濾袋流動、使過謔速度利濾袋間隙速 度均勻分布并低于帰大允許值，從而延長濾袋壽 命.提商除

14、塵效率降低流動阻力和系統(tǒng)能耗,3結(jié)論門）通過簡化濾袋結(jié)構(gòu)和利用結(jié)構(gòu)化心E結(jié)構(gòu) 化混合網(wǎng)格技術(shù)*對工業(yè)底型下進(jìn)鳳裝式除塵器袋 室內(nèi)部氣固兩相流動進(jìn)行了數(shù)值模擬計算分析結(jié) 果與實際現(xiàn)象相符'| 維普資訊 h ttp:/化學(xué)工程2001年第29卷第5期| 維普資訊 h ttp:/| 維普資訊 h ttp:/(2) 下箱體中部形成了一個很強的碇渦回流 龐，便袋室內(nèi)部流動在總體上形成了回流特征i壓 力呈前端低后端高的不均勾分布，使后端濾按過逸 速度過高C處理風(fēng)宣和過聽介質(zhì)滲透率越大.過濾 産度的不均勻性越嚴(yán)重上箱體中形成了橫掠濾袋 流動.便后端濾裝間隙速度過髙J(3) 由于離心作用 i-TSx.

15、Tfc .¥，£r - ijr-« £F -* b-、m 曽略會訊呂第+三屆國際干燥會議將于工02年昌月17 0匕郭日在北京召開十三屆國転干嫌會逹是由中國化學(xué)會、北京化工玄學(xué)、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)組辦的、現(xiàn)已開蠟征集論文，論文范圍包桔基礎(chǔ)、 種型及相似理論，干燥設(shè)缶、測雖玖過程控制.有關(guān)能耗更環(huán)境問題.滲水.逋悅.紙、倉品、右產(chǎn)品的F燥,木材.化 子品的干噪.藥品及主物制品的干燥等 謫耍提空：i頁、陰0】年10月 E前；接受通知：2001年門月15 R；全槁提 加2002年3月L B.接受通知：2002年$月】日一會T艾用語及稿件文字英文=會議倉迎廠商參加展出&

16、quot;可提供展示桌“聯(lián)系地址：把京清華路口號中國農(nóng)業(yè)大學(xué)；郵編；10W83;電話：(010) 62336545;傳真；(tHJ) 64427616;網(wǎng)址：ids® JWhj. erm各謔撓組表面顆粒沉積屋 呈中部高兩端低的分布規(guī)律，.0)除塵器改造應(yīng)詼致力于改善壓力場均勻 性*引導(dǎo)流依作縱掠袋流動.使過濾謹(jǐn)度抑濾案劃 腺連度均勻分布符號說期k實際濾裳組過濾面積*卅<簡化濾裳組過濾面積*亦簡化濾袋組表觀滲透率.m < ' Pl 1» 實際濾袋組表現(xiàn)滲透率.m昇一卩十'G顆料阻力系數(shù)£顆粒直徑.mg重力11 口速度，m - s '

17、; 叫 單亍顆粒質(zhì)竜流率TF壓力.PaQ、處理H#, m5 * s'1Q 濾袋組過濾風(fēng)量.卅$沁R%顆粒雷諾數(shù)0過濾介質(zhì)厚度“ mn流體速度t m - 3'斗傾粒速度.m * s 1叭濾按組顆粒沉積率，kgQa漫透率，赤p流體密度"k耳* in-'pv顆粒密度*廳 m “4流體粘度，Ph -錄老文獻(xiàn)1嚴(yán)興忠,張希忡.蠱恒等.工業(yè)防塵手冊一北京：勞劫 人事岀版社19«9. M5U”2 Croom M L. EffficHve selfction of filter 血引 rrJ】eck)r 匚hnii胡 Engineering, 1993 100 17

18、) ： 86,3陳國衆(zhòng).胡建民.陳塵器罠試技術(shù)一北京】水力電力出 版社，19A8. 157.4 La Linder B E, SpaJding D B. LectHirs jn MathrnialicHl MotlelH of Turfcmljenci?. London： Aesdemje Pnrss h 172.Morsi S A, Aieiandpr A J. Panicle Irajeclfines in twn - pliaw flew sysleius. J Huid Meeh, 19724 55 (2 193.| 維普資訊 h ttp:/| 維普資訊 h ttp:/書訊由全HftT.ft學(xué)工程設(shè)計技術(shù)中心站及全國化工撈佯工程設(shè)計拉術(shù)中心站蜜合編制軸粉暫體氣力輸送設(shè)計手冊已 f 2001年了月出版。該手冊是從事粉體工稈枝術(shù)人員時-部工具書.是實用性很強的I程沒計手冊n主要內(nèi)容有！氣力輸送的基本理論: 基本型式；設(shè)計基礎(chǔ)；設(shè)計計算稀相氣力輸總 密相關(guān)沖氣力