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外滤式袋式除尘器滤袋内流场的数值模拟
作者:管理员    发布于:2016-01-28 10:30:42    文字:【】【】【

  随着我国社会、经济的不断发展和人民生活水平的不断提高,人们对大气环境的质量要求将越来越高,因而,对烟气净化设备的要求也将随之提高。随着GB13223-2003火电厂大气污染物排放标准的实施,即使除尘效率较高的静电除尘器也越来越难以使烟气排放达到标准,所以除尘效率更高的袋式除尘器曰益受到人们的重视。

  滤袋是布袋除尘器的执行部分,滤料本身的性能、滤袋的结构和运行的工况都会影响到除尘器除尘的效率。随着公众环保意识的增强和国家对除尘器外排粉尘量的削减,新的可提高过滤效率的滤料将不断出现,例如近几年出现的覆膜滤料,其价格较普通滤料高,这必然会增大袋式除尘器的运行成本。因此,延长布袋除尘器滤料的使用寿命有很大的现实意义,需要尽可能地优化滤袋结构和滤袋内气流分布的均匀性。FLUENT是用于计算流体流动和传热问题的程序,它通过计算机数值计算,将时间域和空间域上连续的物理量的场,用一系列有限个离散点上的变量值的集合来代替,然后通过求解代数方程组获得描述流场变量的近似解。采用CFD数值分析方法研究袋式除尘器内部气体流动规律,可以减少模拟试验的次数,甚至不需要模拟试验,即能解决一些因客观条件限制难以解决的问题,为袋式除尘器内部结构的优化设计提供依据。

  1物理模型和边界条件11滤袋尺寸和网格划分袋式除尘器的本体结构如,本文所研究的除尘器采用圆形滤袋忽略滤袋在工作过程中变形,将布袋简化为二维模型滤袋直径d长(如)用结构化网格将其划分,其中2个长边分别用300个节点划分,个短边分别被20个节点划分。

  1.2物理模型和边界条件将流场简化为主视方向上的二维流场,并假设流体作定常流动,流体各项运动参数与时间无关,整个过程为等温过程。采用的气相流动模拟采用标准k-e方程模型由下式计算Gb为由浮力产生的湍流动能对于不可压流体A=0.对于可压流体有其中pn是Prandtl数,在该模型中pn=0.85,gi是重力在i方向的分量,P为若膨胀系数,由可压流体的状态方程求出,其定义为Ym为由于在可压缩湍流中,过渡的扩散产生的波动,对于不可压流体Ym=0.对于可压流体,和方程的湍流Pnmdtl数。

  因为主流方向与重力平行,所以C3t=l.湍流速度Ut由下式确定滤袋底端和侧面为入口,入口设为速度边界条件,顶端为出口,出口边界设为压力边界条件,过滤风速为v,出口压力为P. 2计算结果及分析2.1气相流场的基本特征2m长3m的滤袋,取过滤风速为1.2m/min,出口压力为-5kPa,经计算得所示的流场分布图。

  由速度分布可明显看出速度由入口处到出口处逐渐增大,在出口处达到大值,布袋中下部两侧对称位置速度大小基本相同。在袋的左右两边分别形成了一个速度中心,在出口处两侧速度大小也不同,滤袋内整个速度场分布很不均匀。

  由等压线分布可看出在袋的中下部两侧的对称位置压强大小基本是相同的,由袋的顶端向下压强逐渐增大,在底端两侧分别形成1个压强中心,1个较弱的压力中心占据整个出口,压强分布尤其是袋的上部不是很均匀。

  2.2出口压力对流场的影响不变,不同出口压力下的速度和速度矢量分布如所示。

  和前面的流场分布相比,随着出口压力的减小,速度场中心有向袋的底端移动的趋势。整体仍是由入口到出口,由底端到顶端速度逐渐增大。

  出口压力为-1kPa时,在滤袋出口处的速度中心偏左A相比较出口压力为-时速M1速度矢httpwwwnet量的分布更加均匀一些。)过滤风速1.2m/min不变,不同出口压力时的等压力线分布如所示。

  和前面流场分布相比,随着出口压力的减小,压强场的中心有从顶端向滤袋底端移动的趋势。在中等压力线在滤袋上部比较稠密,而下部又太过稀疏,可看出压强分布的不均匀。而中,等压力线分布明显比中的均匀许多,但出口压力-3kPa时的压强分布更均勾一些。

  2.3过滤风速对流场的影响)出口压力-3kPa不变,不同过滤风速时的速度场分布如所示。

  从图可看出,过滤风速为2.0m/min和0.8m/min时的速度流场分布不均匀,尤其是在滤袋的上部,均在出口处左侧形成一个速度中心。与中过滤风速相比,只有过滤风速1.5m/min时的速度场分布比较均匀。

  (2)出口压力-3kPa不变,不同过滤风速时的等压力线分布如所示。

  91从以上各图可以看出,过滤风速过大或过小都使得滤袋内的压强场不均匀,等压力线变得紊乱。

  只有过滤风速1.5m/min时的分布与中过滤风速1.2m/min时相近,比较均匀。

  2.4滤袋尺寸对流场的影响□压力-3kPa,过滤风速1.2m/min时时滤袋内的流场分布如所示。)滤袋改为直径0.2m不变,长5m,在出口压力-3kPa,过滤风速1.2m/min时滤袋内的流场分布如所示。!9se.布袋直径不变,长为e5m时的流场分布巍邮由以上各图可看出,无论是增大滤袋直径还是增长滤袋都会使得速度分布变得不均匀,出现多个压力中心,等压力线分布也会变得紊乱。

  2.5入口气流均匀性对流场的影响因为是二维模型,所以图中滤袋有左侧、石侧和底端3个入口,分别取过滤风速1.2m/min,0.9m/min和0.8m/min,出口压力仍为-3kPa.此时流场如0所示。

  a.速度分布b.压强分布圄10出口压力-3 kPa不变不同入口方向取不同过滤风的流场从0中可以看出,当出口压力不变,入口气流不均匀时,速度和压强都会变得不均匀,可能出现多个压力中心。

  3结论(1)工业用布袋除尘器在设计过程中应充分考虑布袋尺寸对除尘器除尘性能的影响,选择合适的直径和长度,长与直径比不应过大)在确定的布袋尺寸下,选择合适的过滤风速和压力。风速太小使得布袋内速度分布不均运,降低除尘器的除尘性能。风速越大袋内的速度分布虽然会比较均匀,但是除尘器的过滤阻力也会越大。一般说来过滤风速在时流场、压力分布均匀。)布袋内压力的分布也会对除尘器性能产生一定的影响。从上面的计算结果可以发现,出口压在1500Pa左石时流场、压力分布较为均匀。)考虑到入口气流的均匀性,在设计除尘室时建议扩大进风管直径,在袋室下箱体中布置钝体以及在进风口处设置气流分布装置,都会使气流分布更加均匀。

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