布袋除尘器气固两相三维流场分析
下进风袋式除尘器内部气固两相流动数值模拟
下进风袋式除尘器内部气固两相流动数值模拟
高晖;郭烈锦
【期刊名称】《化学工程》
【年(卷),期】2001(029)005
【摘要】为了研究袋式除尘器滤袋失效机理,进一步指导除尘器的设计、运行和改进,通过简化滤袋结构和应用结构化/非结构化混合网格技术,对DMC180型下进风袋式除尘器实际运行条件下的内部气固两相流动进行了数值模拟.计算结果表明,袋室内形成了旋涡回流和不均匀压力场,袋室后端滤袋组过滤速度和滤袋间隙速度大大超过最大允许值,是后端滤袋易于磨损失效的主要原因.通过计算还得到了不同处理风量和过滤介质表观渗透率条件下,各滤袋组过滤速度和颗粒沉积量分布规律.指出了该型袋室结构设计缺陷和改进方向.
【总页数】4页(P35-38)
【作者】高晖;郭烈锦
【作者单位】西安交通大学;西安交通大学
【正文语种】中文
【中图分类】TQ05
【相关文献】
1.下进风袋式除尘器气流分布特性的数值模拟 [J], 时红梅;郭婷婷
2.下进风袋式除尘器内部流场的数值模拟 [J], 李少华;宋阳;王铁营;王艳鹏
3.袋式除尘器进风结构型式对气流分布影响数值模拟分析 [J], 黄莺;杨彦
4.侧进风袋式除尘器分风屏组合优化设计 [J], 焦伟俊; 谭志洪; 熊桂龙; 刘丽冰
5.下进风内滤式袋式除尘器流场的模拟与优化 [J], 张哲; 李彩亭; 李珊红
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旋风分离器气固两相流数值模拟及性能分析共3篇
旋风分离器气固两相流数值模拟及性能分析共3篇旋风分离器气固两相流数值模拟及性能分析1旋风分离器气固两相流数值模拟及性能分析旋风分离器是一种广泛应用于化工、环保、电力等领域的气固分离设备，其利用离心力将气固两相流中的颗粒物分离出来，一般被用作除尘和粉尘回收设备。
本文将介绍旋风分离器的气固两相流数值模拟及性能分析。
气固两相流是指气体与固体颗粒混合物流动的状态。
旋风分离器中的气固两相流在进入设备后，经过导流装置后便会进入旋风筒，此时气固两相流呈螺旋上升流动状态，颗粒物受到离心力的作用被抛向旋风筒壁，而气体则从旋风筒顶部中心脱离，从出口排放。
因此，旋风分离器气固两相流的流体物理特性显得尤为重要。
本文采用计算流体力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）方法对旋风分离器气固两相流进行数值模拟。
对于气体流动部分，采用了二维轴对称的控制方程式，包括连续性方程、动量方程和能量方程，而对于颗粒物流动部分，采用了颗粒物轨迹模型（Particle Tracking Model，PTM）。
在数值模拟过程中，采用了FLUENT软件进行求解，其中的数值算法采用双重电子数法（Electron Electrostatic Force Field，E3F2）。
数值模拟结果显示，在旋风分离器中，气体的流速主要集中在筒壁附近，而在离筒中心较远的地方，则流速较慢，颗粒物则以螺旋线的方式向旋风筒壁移动，并沿着筒壁向下运动。
颗粒物在旋风筒中受到离心力的作用后，其分布状态将随着离心力的变化而变化，最终沉积在筒壁处。
数值模拟结果还表明，旋风分离器的分离效率随着旋风筒直径的增加而增加。
为了验证数值模拟结果的可信度，实验室制作了一个小型旋风分离器进行了实验研究。
实验结果表明，数值模拟与实验结果相比较为一致，通过数值模拟可以较好地描述旋风分离器中气固两相流动的情况并用于性能预测。
综合来看，数值模拟是一种较为有效的旋风分离器气固两相流性能分析方法，可以较好地预测旋风分离器的分离效率和颗粒物的分布状态，为旋风分离器的设计和优化提供了有力支持综上所述，本文利用数值模拟方法和实验研究相结合的方式，对旋风分离器的气固两相流动性能进行了分析。
工业布袋除尘器三维流场的数值模拟
流体 力学研 究布 袋式除 尘器 内部烟 气流 动规 律可 以 有 效 减 少 模 拟 实 验 的 次 数 甚 至 不 需 要 模 拟 实 验 ］ 。通 过计算 流体 力 学 技术 可 优 化 除尘 器 内部
结 构 ， 如 改 变 布 袋 分 布 位 置 、 加 烟 气 人 口导 流 板 比 增
阻高 的燃 煤 电厂 烟 气 除尘 、 法 和半 干 法 烟气 脱硫 干
系统 的烟 气除尘 、 环硫 化 床 锅炉 的 烟气 除 尘 以及 循 冶金 、 工 、 泥 、 圾 焚 烧 、 气 净 化 等 场合 的 除 化 水 垃 烟 尘 ， 有除尘 效率 高 、 具 运行 稳定 、 价较 低 、 造 管理 简单
工 业 布 袋 除 尘 器 三 维 流 场 的 数 值 模 拟
王 志 刚 ，高 原 ，闵 健
１０ ９ ） ０ ０ ７ （ 中国 大 唐 集 团科 技 工 程 有 限 公 司 ，北 京
摘 要 ：采 用计算 流体 力学方 法对 ２ ３ ×３ ０ＭＷ 的布 袋 除 尘器进 行 三 维数 值 模拟 分 析 ， 察整 个 除 考
Ｗ ＡＮＧ — ａ Ｚｈｉｇ ｎｇ， ＧＡＯ ａ Ｙｕ ｎ， Ｍ Ｉ Ｊｉｎ Ｎ ａ
（ ｉ ａＤａａ ｇ Ｔｅ ｈ ｏｏ ｉｓ Ｃｈｎ ｔｎ ｃ ｎ ｌｇｅ
Ｅ ｇｎ ｅ ｉｇ Ｃｏ ｐ ｒ ｔ ｎ Ｌ ｍｉ ｄ ｎ ｉ ｅ ｒｎ ｒ ｏ ａｉ ｉ ｔ ，Ｂｅ ｉｇ １ ０ ９ ， Ｃ ｉａ ｏ ｅ ｉｎ ０ ０ ７ ｊ ｈｎ ）
尘 系 统 的 烟 气 流 量 分 配 、 度 及 压 力 的 内部 分 布 规 律 。 通 过 对 烟 道 入 口和 进 风 支 管 导 流 板 的 优 化 速 设 置 ， ３个 除 尘 室 １ 使 ８个 除 尘 单 元 内 的 烟 气 流 量 分 布 情 况得 到 了极 大 改 善 ， 气 流 量 分 配 系数 控 烟
热电公司袋式除尘器的气流分布特点
１ － ２ ７ ｉ － ２ ： ： ： ： １ ： ： 唧： ：
开 拍 ； １
２ 袋式除尘器 的气流分布
影 响袋 式 除尘设 备 除尘 效率 和滤 袋 寿命 的 因素很 多 ，其 中烟气进人除尘设备时 的分布状况是关键 因素之
关键词 ： 低压脉 冲旋转喷吹 （ Ｌ Ｐ Ｐ Ｊ Ｆ Ｆ ）； 袋式除尘器； 气流分布
中图分类号 ： Ｘ ７ ０ １ ． ２ 文献标志码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ６ — ５ ３ ７ ７（ ２ ０ １ ４ ）０ １ — ０ ０ ３ ８ — ０ ３
备人 口处装上气流均匀分布板 （ 一般为一层 到三层 多孔
保 证效率 （ ） 入 口温 度 （ 正常） （ ℃） 出 口温 度 （ 正常） （ ℃） 入 口粉尘 浓度 （ ｇ ／ Ｎ ｍ ３ ） 出 口粉 尘浓度 （ ｍ Ｎ ｍ 。 ） 处理烟气量 （ 设计值 ） （ ｍ 。 ／ ｈ ）
１ 年
≤１ ０ ００ ≤１ ５ ００
设备 阻力 设计值 （ Ｐ ａ ）
滤 料 寿 命 终 期
每 台除尘器 室数 （ 个） 过滤面积 （ ｍ ／ 台）
过 滤 风速 （ ｍ ／ ｍ ｉ ｎ ）
３ ８， ５ ２６ Ｏ． ９ ９
袋束数／ 每室 袋束数 （ 个） 滤袋 总数 （ 条） 滤 袋材质 滤 袋规格 滤袋 设计使用温度／ 寿命 （ ￣ Ｃ／ ｈ ） 滤袋使用最 高瞬时温度／ 时间 （ ￣ Ｃ／ ｈ ） 滤 笼材质 电磁脉冲 阀型 式及 规格 （ 英寸） 脉冲 阀数量 （ 个） 机械 开阀时间 （ Ｓ ） 清灰气源压 力 （ ￣ Ⅱ ） ａ ） 清灰气源用量 （ ｍ 。 ／ ｍ ｉ ｎ ） 流化风气源用量与压 力 （ ｍ 。 ／ ｍ ｉ ｎ ，ｋ Ｐ ａ ） 旁路 阀密封耗气量 （ Ｉ Ｉ ｌ ３ ／ ｍ ｉ ｎ ） 喷水 降温 耗 水量 （ ｔ ／ ｈ ） 每 台除尘器灰 斗数 （ 个） 灰斗接 口尺 寸 （ ｍ ｍ ） 设备 总重量 （ ｔ ） 用 电总负荷 （ ｋ ｗ ）
布袋除尘器实验报告
布袋除尘器实验报告布袋除尘器实验报告引言：布袋除尘器是一种常见的空气净化设备，广泛应用于工业生产和环境治理领域。
本实验旨在通过对布袋除尘器的实际操作和数据收集，探讨其除尘效果和运行特点，提供科学依据和参考意见。
一、实验设备和方法1. 实验设备：本实验采用一台常规型布袋除尘器，配备有多层过滤布袋和风机。
2. 实验方法：将实验设备连接到一个模拟的粉尘源，通过调节风机的转速和控制粉尘源的颗粒浓度，记录不同条件下的除尘效果。
二、实验结果与分析1. 风机转速对除尘效果的影响：通过调节风机的转速，我们发现除尘效果与风速呈正相关关系。
当风机转速较低时，除尘效果较差，颗粒物无法充分被捕集；而当风机转速较高时，除尘效果明显提高，颗粒物被有效地捕集并降低了环境中的颗粒物浓度。
2. 过滤布袋的材质对除尘效果的影响：我们使用了不同材质的过滤布袋进行实验，发现不同材质的过滤布袋具有不同的除尘效果。
一般而言，细纤维材料的过滤布袋具有较好的除尘效果，能够捕集更小颗粒的颗粒物。
而对于一些特殊颗粒物，如油雾等，需要选择专用的过滤布袋。
3. 颗粒物浓度对除尘效果的影响：我们控制了不同浓度的粉尘源进行实验，发现颗粒物浓度与除尘效果呈负相关关系。
当粉尘浓度较高时，过滤布袋的寿命会缩短，除尘效果也会下降。
因此，在实际应用中，需要根据实际情况选择合适的粉尘源和控制颗粒物浓度。
三、实验结论与建议1. 布袋除尘器的除尘效果与风机转速、过滤布袋的材质和颗粒物浓度等因素密切相关。
2. 在实际应用中，应根据实际情况选择合适的风机转速和过滤布袋材质，以达到最佳的除尘效果。
3. 定期清洁和更换过滤布袋，可以延长布袋除尘器的使用寿命和提高除尘效果。
4. 在选择布袋除尘器时，应根据实际需求和环境条件进行综合考虑，选择适合的型号和规格。
结语：通过本次实验，我们对布袋除尘器的除尘效果和运行特点有了更深入的了解。
布袋除尘器作为一种重要的空气净化设备，在工业生产和环境治理中发挥着重要作用。
布袋除尘器的工作原理
布袋除尘器的工作原理布袋除尘器是一种常见的空气净化设备，主要用于去除工业生产过程中产生的粉尘颗粒和细微颗粒物。
它具有高效、可靠、节能等优点，在许多行业中得到广泛应用。
本文将详细介绍布袋除尘器的工作原理。
一、布袋除尘器的组成部份布袋除尘器主要由以下几个部份组成：1. 进气口：粉尘颗粒和颗粒物通过进气口进入除尘器。
2. 滤袋：滤袋是布袋除尘器的核心部件，通常由高温耐磨的纤维材料制成。
粉尘颗粒在滤袋上沉积，被滤袋捕捉并固定住。
3. 风机：风机产生负压，使气流通过滤袋。
4. 出气口：经过滤袋的气流通过出气口排放到大气中。
5. 清灰系统：清灰系统用于清除滤袋上积聚的粉尘颗粒，以保证除尘器的正常工作。
二、1. 进气过滤：粉尘颗粒和颗粒物通过进气口进入布袋除尘器。
进入除尘器后，气流在进气室内减速，使较大的颗粒物和重颗粒物沉降到底部，净化后的气流进入滤袋区域。
2. 气流分布：气流通过滤袋区域时，由于滤袋表面的纤维结构，颗粒物在滤袋上沉积，被滤袋捕捉并固定住，而净化后的气流通过滤袋进入下一级空间。
3. 清灰过程：随着时间的推移，滤袋上积聚的粉尘颗粒越来越多，会影响除尘器的工作效率。
因此，布袋除尘器配备了清灰系统，用于定期清除滤袋上的粉尘颗粒。
常见的清灰系统有机械振打清灰、脉冲喷吹清灰等。
4. 出气排放：经过滤袋的气流通过出气口排放到大气中。
由于滤袋的作用，几乎所有的颗粒物都被捕捉和固定在滤袋上，从而实现了对粉尘颗粒的有效去除。
三、布袋除尘器的优势1. 高效净化：布袋除尘器能够高效地去除工业生产过程中产生的粉尘颗粒和细微颗粒物，净化效率高。
2. 可靠稳定：布袋除尘器采用高温耐磨的滤袋材料，具有较长的使用寿命，能够稳定地工作。
3. 节能环保：布袋除尘器采用清灰系统进行滤袋清理，能够减少能耗和粉尘颗粒的二次污染，达到节能环保的目的。
4. 应用广泛：布袋除尘器适合于各种工业领域，如冶金、化工、电力、水泥等，广泛应用于工业生产中。
袋式除尘器气流组织的数值模拟分析
袋式除尘器气流组织的数值模拟分析袋式除尘器是一种常见的大气污染控制设备，主要用于工业生产中对空气中的颗粒物进行过滤和净化。
在袋式除尘器中，颗粒物和污染物被通过滤袋的过滤作用分离，从而达到净化空气的目的。
在该文档中，将对袋式除尘器气流组织的数值模拟分析进行探讨。
袋式除尘器通常由烟气进口、空气分布器、滤袋、清灰系统、出口等组成。
其中，滤袋是袋式除尘器的核心部件。
气流组织的数值模拟对袋式除尘器的设计和优化具有重要作用，可以有效地提高袋式除尘器的净化效率和运行稳定性。
袋式除尘器的气流组织包括了入口气流、空气分布、过滤和清灰等环节。
在入口气流中，主要以烟气的流动速度和方向，对袋式除尘器的性能影响很大。
经过优化的气流速度和方向，可以使得烟气在滤袋中均匀分布，从而达到更好的过滤效果。
空气分布器是袋式除尘器中的关键设备，通过调整其结构和设置的位置，可以对气流组织进行更精细的调整和优化。
如将分布器放在入口处，可以均匀分配烟气入口流量，减小局部阻力，从而提高过滤效率和清洁程度。
在分布器中，不同的结构形式和尺寸设置可以影响气流的变化和传递，从而对整体的过滤效果和能耗有重要作用。
过滤是袋式除尘器中的核心部分，是通过滤袋将空气中的颗粒物过滤掉的过程。
其中，滤袋的材质、尺寸、数量等都会影响气流组织和过滤效果。
在数值模拟过程中，通过模拟滤袋表面的沉积物，可以预测滤袋的清洁度和清灰周期，从而为设备的运行和维护提供参考。
清灰是袋式除尘器中的清除过滤袋上沉积物的过程。
清灰方式和频率也会直接影响气流组织和过滤效果。
通过数值模拟，可以对清灰周期和方式进行调整和优化，达到更好的清洁效果和减小能耗的目的。
总体而言，袋式除尘器的气流组织对其过滤效果和工作稳定性有重要影响。
通过数值模拟和实验研究，可以得到最佳的气流组织方案，从而提高设备的效率和运行稳定性，同时降低其维护成本和能耗。
气固两相流模型在流场分析中的研究进展_孙晨(1)
第25卷第1期2011年3月上 海 工 程 技 术 大 学 学 报JOU RNAL OF SH ANGH AI UNIVERSIT Y OF ENGINEERING SCIENCEVol.25No.1M ar.2011文章编号:1009-444X(2011)01-0049-05收稿日期:2010-12-23基金项目:上海市科委重点科技攻关资助项目(0852*******);上海工程技术大学研究生科研创新资助项目(A-0503-10-14)作者简介:孙 晨(1985-),男,在读硕士,研究方向为车辆尾气排放与控制.E m ail:scn_ok@ 指导教师:陈凌珊(1966-),女,教授,博士,研究方向为车辆尾气排放与控制.E m ail:b ech enlsh@气固两相流模型在流场分析中的研究进展孙 晨,陈凌珊,汤晨旭(上海工程技术大学汽车工程学院,上海201620)摘要:介绍了气固两相流的基本方程、理论模型和研究方法,论述了常用3类模型在流场模拟中的研究进展及应用状况.研究表明,气固两相流模型在工程实践中具有重大的应用价值,并对其研究趋势作出了展望.关键词:气固两相流;连续介质;颗粒轨道模型;拟流体;数值模拟中图分类号:TK 121 文献标志码:AStudy and Development of Gas Solid Two PhaseFlow Model in Flow Field AnalysisSU N Chen,CH EN Ling shan,TANG Chen x u(College of Automotive Engineering,Sh angh ai University of Engineering Science,Shanghai 201620,Chin a)Abstract :Basic equations,theo retical models and research m ethods o f the g as solid two phase flo w w er e introduced.Recent studies and applications of three com mon m odels in flow field simulatio n w ere dis cussed.A conclusion is draw n that the gas so lid tw o phase flow m odel ow ns g reat value in engineering practice.Then,the trend of researches on gas so lid tw o phase flow model w er e ex pected.Key words :g as solid tw o phase flow ;continuous m edium ;par ticulate tr ajector y mo del;pseudo fluid;numerical simulatio n纷繁复杂的多相物体流动普遍出现在自然界、日常生活和生产实践中.其中,气体与固体颗粒形成的多相流称为气固两相流,是流体力学与能源、动力、石油、化工等学科交叉的新兴系统科学.随着科技的迅猛发展,人们对两相流在工业应用领域的研究日益重视,如何用气固两相流模型对流场内流体分布及特征进行模拟仿真,已成为两相流问题的研究热点.近年来,国内外众多专家学者对气固两相流问题进行了大量的研究.其中,气相流动、固相流动、气固相互作用是气固两相流研究的3个主要方面.本文着眼于稠密两相流颗粒运动模拟、气固紊流剪切流场模拟、不同管线及复杂弯管流场模拟、内燃机缸内湍流燃烧分析、旋风分离器和流化床气力输送等当前热门研究领域,结合相关理论与方法,系统地论述了基于欧拉坐标系的连续介质模型、基于上海工程技术大学学报第25卷拉格朗日坐标系的颗粒轨道模型和颗粒拟流体模型在工业应用中的研究状况,为较好地掌握工业生产中流场分布规律及优化提供理论依据.1 两相流方程与模拟方法1.1 两相流基本方程1)两相流连续方程t + x j( v j )=-n k mk(1)2)两相流动量方程t ( v j )+ x j ( vv)=- p x j + x j e v j x i + v ix j+ g i +k (v ki -v i )/ rk +v i S +F M i(2)3)两相流能量方程t ( c p T )+ x j ( v j c p T )= x j e T Tx j+ s Q s -q r +n k Q k +c p T S (3)式中: 为颗粒表观密度;n k 、mk 为第k 种颗粒密度与单位颗粒质量;Q k 为各组颗粒与连续流体相间对流换热;c p T S 为单位体积中连续流体相; s 为连续流体相第S 组反应率; s Q s 为流体相单位体积反应热;F M 为颗粒Magnus 力; e 为方程对应的扩散系数.1.2 两相流模拟方法1.2.1 欧拉双流体法该方法将不同相视作同一微元体内相互贯穿的连续介质,对各相体积率在时间与空间上进行平均,用流动方程描述欧拉参考系下流体质量及动量运输过程,广泛用于自模化管流、风洞实验和气体绕流等流场模拟.曹玉春等[1]用欧拉双流体法分析了不同曳力模型及颗粒弹性恢复系数对鼓泡床稠密气固多相流的影响.郭印诚等[2]基于欧拉双流体法考察了突扩燃烧室内液雾燃烧过程,模拟结果与实验数据符合程度高.1.2.2 拉格朗日法该方法适用于研究二维流场及球形离散相传输过程,忽略颗粒间及颗粒与流体间的相互作用,由瞬态模型计算剪切流离散相传输.在流场特定点源引入大量颗粒后,结合积分方程求得每一颗粒运动轨迹与瞬时速度.昌泽舟等[3]数值研究了气固紊流剪切流中颗粒弥散的拉格朗日模拟.袁竹林等[4]成功地将拉格朗日法用于漏斗流模拟.王聪等[5]在双拉格朗日框架下解决了用离散涡法求解单相流与颗粒运动方程的相容性问题.1.2.3 欧拉-拉格朗日法该方法将特征线法与数值法相结合,主要用于求解连续相与离散相组成的多相流动问题.其中:连续相流场通过网格时间平均求得,并由经典Navier -Stokes 方程控制;离散相流场则由动量方程独立控制.刘向军等[6]详细描述了国内外稠密气固两相流欧拉-拉格朗日法的研究现状,揭示出颗粒运动的复杂经历及运动规律.庞明军等[7]用欧拉-拉格朗日双向耦合法研究了泡状湍流结构及其影响因素.丁琴等[8]通过建立基于欧拉-拉格朗日法的气固两相流模型,数值模拟了泡沫颗粒顶部及侧向射料的填充过程.2 气固两相流模型及应用2.1 连续介质模型连续介质模型把流体看成无数质点组成的毫无间隙的连续介质,从宏观上把握流体物理性质和运动特性,假设各种物理量在流体空间的连续分布、连续变化.采用 欧拉法 把固相看成拟流体,气固两相相互渗透,是目前两相流研究中广泛采用的一种模型,其典型数学模型有k - 模型和单流体模型.2.1.1 k - 模型k - 模型以单方程模型为基础,把湍动能k 与耗散率 相联系,综合考虑湍动能运输扩散与速度比尺的历史效应,通过求解湍流特性方程来确定涡黏性.该模型形式简单,使用方便,可用来计算复杂湍流,预测平面射流、边界层流、管内流动和多维无旋或弱旋流动,是目前最普遍、最具代表性的双方程湍流模型.毛宇飞等[9]通过低Reynolds 数k - 模型对超临界压力下直管湍流强制对流换热及其影响因素进行数值研究.该模型简洁直观、模拟精度高,在改善复杂湍流模型的同时,能在较苛刻的传热工况下进行准确计算.张建等[10]采用标准k - 模型对空流场平衡大气边界层进行数值模拟,通过对比不同方位的湍动能及黏性系数,准确显示各位置气流廓线特征.但由于驻流区湍动能驻点异常,还需采用修正方程对模型边界层自保持性进行修正,为改50第1期孙 晨,等:气固两相流模型在流场分析中的研究进展1)本文涉及的浓度,均为质量浓度( ).善空流场平衡性提出解决思路.刘晶[11]用标准k - 模型定性研究了内燃机汽缸内湍流流场分布及变化情况.研究表明:湍动能大小与缸内壁面距离有关,离壁面越近湍动能越小,且大部分集中于凹坑形燃烧室中心.该研究较真实地显示了内燃机缸内气流分布状况及变化过程.2.1.2 单流体模型单流体模型又称 无滑移模型 ,是在单相湍流模拟逐渐成熟的基础上发展起来的气固两相流模型.该模型假设:1)颗粒按尺寸分组,每组颗粒时均速度等于当地气体时均速度,即动量平衡;2)颗粒温度为常数或等于当地气体温度,即能量平衡;3)气相扩散系数与固相扩散系数相等,即扩散平衡;4)颗粒群按初始或当地尺寸分组;5)各相间相互作用,颗粒群与连续流体相阻力忽略不计.刘云卿[12]指出单流体模型的主要优点是处理方法简单,可采用较成熟的处理两相流问题,并运用该模型对柴油机微粒过滤器气固两相流特性进行数值模拟,着重研究了过滤体内压力场、速度场及均匀性分布.结果表明:过滤体阻力造成内部压力逐层递减,扩口壁面压力损失较明显,径向微粒浓度1)呈抛物线状分布,受涡流强度影响较大.徐刚等[13]应用单流体模型数值模拟了旋流喷嘴流体速度场、喷嘴出口处空气涡流及其深度随压强的变化关系,指出气涡深度与流量大小成正比,气涡越深流量越大,并进一步分析流量 压强关系曲线,为改善喷嘴结构提供可行方案.2.2 颗粒轨道模型颗粒轨道模型也称 离散颗粒模型 ,它把颗粒群看成离散相,在拉格朗日坐标系中考察颗粒与气体、颗粒与颗粒间相互作用,通过追踪颗粒运动轨迹来观察沿轨道颗粒的速度、温度、密度、质量及能量的变化过程.该模型假设:1)颗粒相是与连续流体相存在速度及温度滑移的离散相;2)颗粒群自身无湍流黏性、湍流扩散和湍流导热;3)颗粒群按初始尺寸分组,每组颗粒在任何时刻都有相同尺寸、速度和温度;4)各组颗粒从一定位置出发沿各自轨道运动,可追踪颗粒质量、速度和温度的变化情况;5)颗粒作用于流体的质量、动量能量源等价均布于气相单元内.文献[14]认为,颗粒轨道模型的最大优点在于物理概念明确,计算简单,可节省计算机存储及运算时间,能追踪描述复杂经历的固相颗粒,数值模拟时不产生伪扩散.徐江荣[15]基于湍流理论研究了两相流颗粒轨道模型的特征频率,构造频谱分布函数后对频谱指数特性进行分析,结合相关流体理论系统描述了湍流脉动过程,为复杂工程流场中颗粒轨道模型的改善提供相应技术方案.胡建新等[16]将颗粒轨道模型中3种颗粒跟踪与定位算法进行对比研究,结合超声速拦截器外流场模拟算例,详细分析了飞行器复杂流场的变化过程,指出综合考虑搜索网格数与搜索时间条件下,R.Chor da 颗粒轨道算法具有显著优势.胡长松等[17-19]基于颗粒轨道模型建立柴油机微粒过滤器二维流场模型及气固两相流模型,对微粒在多孔介质中的扩散、惯性捕集机制进行模拟研究,指出气体流速与微粒粒径对捕集效率均产生不同程度影响,模拟结果与实验数据误差较小,具有一定的合理性与可行性.2.3 颗粒拟流体模型颗粒拟流体模型又称 小滑移模型 ,该模型基于连续介质概念,把颗粒视作与流体相互渗透的一种拟流体,全面考虑相间速度滑移、颗粒扩散、相间耦合和颗粒对流体的作用.该模型将流体与颗粒在整体上视为一种特殊介质,给出三维空间颗粒速度、浓度、温度的分布规律,在计算、建模、求解上具有统一性.于勇等[20]指出颗粒拟流体模型对可压缩两相流具有典型指导意义,并将其用于研究超声速可压缩两相流中气相与颗粒的相互作用规律.研究表明,颗粒浓度与粒径大小均对两相流产生较大影响,且颗粒的存在会使流场产生较大变化,造成轴向射流马赫数降低,温度升高.鲍仲辅等[21]采用颗粒拟流体模型对圆柱气固喷射器两相流动进行三维数值仿真,并指出该模型将能量耗散转化为黏度,较大程度地简化了计算规模,且运算时间短.郑建祥等[22]基于黏性颗粒拟流体模型数值模拟了流51上海工程技术大学学报第25卷化床纳米颗粒气固两相流动特性,主要研究了颗粒间的黏性作用与能量耗散,为提出适用纳米颗粒的新拟流体模型提供科学依据.汪翔等[23]实验研究了基于颗粒拟流体模型的柴油高压喷嘴空化流动,进一步寻找影响柴油机喷雾及燃烧的主要因素.研究表明,边界条件对喷口内空化流动较敏感,压力波动导致空化过程不稳定,且液相湍流分布特征与喷口速度有助于柴油一次性雾化.王维等[24]采用颗粒拟流体模型对循环流化床流场分布进行模拟仿真,并将空隙率、颗粒速度等相关参数与传热过程相耦合,其模拟结果与实验数据吻合程度高,为耦合流动、传热、反应的二维模拟及燃烧器结构优化提供可靠依据.潘卫国等[25]将颗粒拟流体模型与离散介质动力理论结合,对不同弯管及复杂管线内气固两相流动进行数值模拟,详细研究了弯曲角度与曲率半径对不同尺寸粒子的分离效果,为电站锅炉燃烧流场优化提供有效途径.3 模型分类及对比用于描述气固两相流场变化的数理模型主要有3类,分别为基于欧拉坐标系的连续介质模型、基于拉格朗日坐标系的颗粒轨道模型和颗粒拟流体模型.其中:连续介质模型主要包括k - 模型与单流体模型;颗粒轨道模型可分为颗粒轨道随机模型和颗粒轨道模型频谱法等;典型颗粒拟流体模型为气体拟颗粒模型.目前,将气固两相流理论融入工程实践还处于不断完善阶段,通过对两相流模型研究现状的分析比较,结果表明:1)连续介质模型大多用于研究工程流体力学中的气液运动规律,其优点在于能将流体结构抽象为连续介质,对微观问题进行宏观处理,但该模型不适用于研究分子间距较大的特殊气体动力学问题.2)颗粒轨道模型主要用于研究流体力学中颗粒相与流体相的相互作用,其优点在于能较好地描述复杂经历中颗粒蒸发、凝结、挥发等过程,但该模型对流场颗粒浓度、速度分布及湍流扩散等现象缺乏较好的处理方法.3)颗粒拟流体模型重点用于研究流体中颗粒相黏性、扩散及导热等物理性质,其优点在于能同时考虑颗粒自身的湍流扩散与相间速度滑移,统一处理弥散颗粒与连续流体,但该模型计算量过大,对复杂流体现象的处理有待进一步改进.4 结 语经过多年的不懈努力,我国气固两相流研究已取得迅猛发展,并逐步成为以守恒方程为基础,从本构关系出发的多层次现实性交叉学科.在加强国际前沿交流的基础上,我国气固两相流研究将立足实际工业需求,从工业生产中寻求创新突破口,在协调发展相关学科的同时,深入研究非线性流动、流型转变机制、瞬态现象解析和多维紊流等复杂两相流现象,不断开拓学术领域与研究成果,为我国现代化工业建设奠定坚实基础.参考文献:[1] 曹玉春,吴金星,李言钦,等.基于欧拉-欧拉模型的气固鼓泡床数值模拟研究[J].热力发电,2008,37(11):35-38.[2] 郭印诚,林文漪,王冬.液雾燃烧的全欧拉模型数值模拟[J].燃烧科学与技术,2000,6(1):38-43.[3] 昌泽舟,Berlemont A ,Go uesbet G.气固紊流剪切流中颗粒弥散的拉格朗日模拟[J].空气动力学学报,2001,19(1):39-46.[4] 袁竹林,徐益谦.用拉格朗日法对气固两相流动的数值模拟[J].发电设备,1997(6):27-29,36.[5] 王聪,陈斌,郭烈锦,等.双拉格朗日模型模拟气固两相双圆柱绕流[J].西安交通大学学报,2009,43(1):77-80.[6] 刘向军,石磊,徐旭常.稠密气固两相流欧拉-拉格朗日法的研究现状[J].计算力学学报,2007,24(2):166-172.[7] 庞明军,魏进家,刘海燕,等.泡状流相分布及湍流结构的欧拉-拉格朗日双向耦合数值研究[J].西安交通大学学报,2010,44(7):1-5.[8] 丁琴,吴志超,姜俊侠,等.基于欧拉-拉格朗日模型的射料过程的数值模拟[J].特种制造及有色合金,2006,26(4):211-214.[9] 毛宇飞,郭烈锦,白博峰.基于低R eynolds 数k -模型的超临界流体对流换热的快速计算模型[J].化工学报,2010,61(2):281-288.[10] 张建,杨庆山.基于标准k - 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布袋除尘器内部流场模拟分析优化改造
布袋除尘器内部流场模拟分析优化改造发表时间：2020-07-29T04:37:14.550Z 来源：《建筑细部》2020年第10期作者：薛晶菅瑞军[导读] 为布袋除尘器内部结构的设计提供了理论依据，改变除尘器进气方式，使除尘器内部气流均匀。
陕西昕宇表面工程有限公司陕西省 710077摘要：利用流体动力学计算软件，对布袋除尘器内部流场，压力进行计算模拟，得到了布袋除尘器内部流场的变化情况，为布袋除尘器内部结构的设计提供了理论依据，改变除尘器进气方式，使除尘器内部气流均匀。
关键词：布袋除尘器；数值模拟；气流均匀；流场引言当前中国大气环境形势十分严峻，部分区域和城市大气灰霾现象突出，许多地区主要污染物排放量超过环境容量。
在传统煤烟型污染尚未得到控制的情况下，以臭氧、细颗粒物（PM2.5）和酸雨为特征的区域性复合型大气污染日益突出，区域内空气重污染现象大范围同时出现的频次日益增多，严重制约社会经济可持续发展，威胁人民群众身体健康。
生态环境部部长李干杰在2018年全国环境保护工作会议上表示，2018年将全面启动打赢蓝天保卫战三年作战计划，出台京津冀及周边地区、长三角、汾渭平原等重点区域大气污染防治实施方案。
启动钢铁行业超低排放改造，加强重点行业挥发性有机物治理。
布袋除尘器经过不断改进成为其中最主要的一种可实现超低排放指标的高效除尘装置，广泛应用在各行各业，具有除尘效率高、运行稳定、造价较低、管理维护简单等优点。
某钢厂积极响应国家号召，对铁矿粉尘破碎过程中产生的粉尘进行提标改造，本除尘器为过滤铁矿破碎过程中收集的粉尘。
本除尘器初步设计后，为防止除尘器内部气流分布不均（即偏载），或局部地区流速过大，直接冲刷布袋，造成布袋的破损，对该型除尘器进行气流模拟实验。
1、除尘器流场设计概要布袋除尘器的气流走向如下：气流由烟道进入进气烟箱，通过一组布气板，再通过一个“人”字形分流装置分到左右两个布袋区。
分流装置正对位置设置一块挡板，防止含尘烟气直吹布袋。
下进风袋式除尘器内部流场的数值模拟
下进风袋式除尘器内部流场的数值模拟采用计算流体力学软件Fluent，通过数值模拟的方法对下进风袋式除尘器的内部流场进行了研究，发现原设计方案存在气流分布不均匀、设备阻力过大等问题，提出了在进气通道内添加导流板的改进措施．结果表明:在四种不同的工况下，改进后的袋室除尘器内部气流分布更均匀，进出口压力差减小，除尘器各部分均能起到良好的除尘作用，从而有效地减少了滤袋的磨损，提高了除尘效率和运行的稳定性，为袋式除尘器的结构优化设计提供了依据。
在我国，电力行业是煤炭消耗的最大部门，也是工业粉尘的主要排放部门。
随着国家环保治理力度不断加大，对火电厂烟囱出口烟尘排放浓度要求日益提高，要求治理整改的期限也越发紧迫。
作为电力行业应用最广泛的的除尘设备之一，对袋式除尘器进行优化改造，提高袋式除尘的除尘效率，具有十分重要的现实意义。
袋式是袋式除尘器的执行部分，袋室内的气流分布直接影响到除尘器的工作性能和使用寿命，气流不均易造成袋室内的布袋的破损，影响到袋室内其他滤袋的除尘效率。
袋式除尘设备内部气固两相流动十分复杂，直接对袋式除尘器流场测试非常困难，因而一般选取CFD 技术作为数值模拟的主要分析手段。
近年来，国内外学者针对这方面进行了许多研究。
FraunhoferITWM［20］提出计算流体力学模拟过滤过程的算法。
Croom［20］提出了一些对进气口和导流板进行优化的改进措施，有一定的借鉴意义。
德国INTENSIVFILTER公司［23，24］拥有自己专门的CFD部门利用CFX软件对方案前期预估以及袋式除尘器结构进行改进，在除尘器进口段通过加导流片改善内部气流组织，得到良好效果。
徐文亮等［11］分析了挡板除尘器流场状况，主要分析了前挡板长度和除尘器入口速度两因素对除尘性能的影响，提出了最佳挡板长度，并说明了降低入口速度对除尘器性能优化是有利的。
郑辉等［13］用数值模拟软件对除尘设备进气烟箱放置气流分布板前后气固多相流的分布情况进行了数值模拟，提出了放置气流分布板后的气流分布情况明显优于未放置之前，气流分布较为均匀。
布袋除尘器扩容流场均匀性研究与应用
科技与创新┃Science and Technology&Innovation ·162·2023年第24期文章编号：2095-6835（2023）24-0162-02布袋除尘器扩容流场均匀性研究与应用吴连营（江苏徐矿综合利用发电有限公司，江苏徐州221000）摘要：某300MW循环流化床锅炉因燃料的改变，机组烟气中含尘激增，造成布袋除尘器在实际运行中系统阻力增加，在提出通过除尘器一仓室扩容改造方案后，为了验证方案的可行性，了解扩容后除尘器内部流场分布以及除尘器风门风速，利用CFD（Computational Fluid Dynamics，计算流体动力学）研究方法和FLUENT软件设计，对除尘器进行建模分析，提出增加灰斗进风导流板方法，消除流场不均、风速过高滤袋磨损现象，验证改造项目的可靠性，为技术改造提供理论依据。
关键词：300MW流化床锅炉；布袋除尘器；扩容改造；导流板中图分类号：TK223.1文献标志码：A DOI：10.15913/ki.kjycx.2023.24.048某锅炉是由东方锅炉（集团）有限公司制造的型号为DG1025/17.5-Ⅱ2的300MW亚临界循环流化床锅炉。
锅炉设置2台布袋除尘器，每台布袋除尘器滤袋4032只，每台锅炉共计8064只，采用压缩空气离线低压脉冲清灰，设计运行阻力1300Pa。
该公司近几年加大煤泥和污泥掺烧比例，由于燃料的改变，机组烟气中含尘激增，造成布袋除尘器在实际运行中系统阻力增加，经常在1600～2500Pa。
另外，滤袋底部磨损严重，造成除尘器出口烟尘排放质量浓度升高，使布置在除尘器后的低温省煤器磨损、积灰加剧，给机组的安全运行带来隐患。
为解决滤袋磨损问题，电厂利用CFD研究方法，对除尘器流场分布情况和烟气流速进行分析研究，提出增加灰斗进风导流板方法，消除流场不均、风速过高滤袋磨损现象，验证改造项目的可靠性，为技术改造提供理论依据。
大型袋式除尘器流场的模拟分析与应用(精)
大型袋式除尘器流场的模拟分析与应用随着我国工业建设的迅猛发展,生产设备日趋大型化和大气污染排放标准的日趋严格,大型袋式除尘器也将越来越多的应用到电力、钢铁、水泥等领域,大型袋式除尘器空间流场形态直接影响除尘设备的净化效率及滤袋寿命。
目前,对除尘器内部流场测试比较困难,主要采用计算流体力学CFD软件进行模拟分析。
大型袋式除尘器结构复杂,滤袋数量多,模拟过程存在建模、网格划分、计算容量空间与时间等要解决的问题,长期以来,主要采用减少过滤面积、简化滤袋形状或局部模拟等方式简化大型袋式除尘器空问流场的计算,实践证明,模型过于简化不利于真实反映大型袋式除尘器的流场特征。
本课题以工程实际大型袋式除尘器整体建立模型,包括2156条φ160×8000mm滤袋,总过滤面积9500m~2,单台处理风量60万m~3/h,分析大型袋式除尘器内部空间流场特征,并在模型的基础上对袋式除尘器的运行阻力、过滤浓度和清灰周期进行研究。
采用冷态实验法模拟工况环境对平板滤料和圆柱形滤袋在清洁和集尘状态下的阻力特性试验,解决模型中滤袋及其表面粉尘负荷这一边界条件的设定问题,并通过调整渗透率和滤层厚度模拟滤袋表面粉尘负荷大小。
同时试验结果表明渗透率不受过滤风速的影响只与滤层厚度有关,而且平板滤料阻力特性测试结果用于圆柱形滤袋边界条件的设定满足工程需要。
流场模拟结果表明:袋底以上空间具有良好的气流组织形式,袋底空间以下则相对紊乱,容易造成高速含尘气流对袋底的冲刷;位于袋室不同位置的滤袋和同一滤袋不同高度的过滤风速差别较大,考虑粉尘负荷的不均匀分布,虽然设计过滤风速lm/min左右,滤袋过滤风速最大值与最小值相差可达10倍以上;花板以下形成局部高压区,一方面造成清灰后袋口以下10～20%处过滤风速偏大,另一方面还会造成花板前后压差测量值偏大。
对袋式除尘器运行阻力、过滤浓度和清灰周期分析得出:袋式除尘器运行阻力与时间的对数关系:ΔP:Kln(t)+B:可在系统允许的前提下,适当延长清灰周期增加除尘器运行阻力的方法代替风阀调节系统风量。
基于CFD对袋式除尘器流场的分析
滤 面 积 为 ５０ｍ ， 间 距 为 ２０ｍｎ ０ Ｉ。 ９ ２袋 ０ ｌ×２０ｌｎ ｎ
７
＋Ｖ ＝吉 口（￣ ｄ ）一 ＋ｉｒ） ｉ （ ｄｇ ｖａ 。一 一ｖ一ｖｔ Ｌ 【 ＇ ｗ ２ ｔ］ Ｊ ａ＋ｖ 一吉 ｖｒ ） ｔｄ ） 赛＋ ｉ ａ ｉ （ ｄｇ￣ （ｄ 。一 一ａ ｚ Ｌ ［ ｒ一ａ］ Ｊ
李萌萌 幸福堂 陈增锋
（ 武汉科技 大学资源与环境工程学院 武汉 ４０ ８ ） ３０ １
摘
要
采用计算流体力学（ Ｆ ） Ｃ Ｄ 软件对袋式除尘器单元气流组织进行数值模拟分析 ， 给出了沿滤袋 高度方 向过滤风 袋式除尘器 数值模 拟 流场 过滤风速 抬升速度
速的分布 ， 以及袋 间隙气流抬升速度在不同高度 上的分布特征 ， 为袋式 除尘器的改进和设计提 供理论依据。
ｄ ＝ ｉ ｖ ０ （） １
放浓 度以及滤袋使用 寿命都 有直接影 响… 。滤袋 间隙气 流 １ 抬升速率也会影响到粉尘的沉降进而影响清灰效果 ， 目前设 计中主要通 过调节 袋 间距来控 制滤 袋 间隙气 流 抬升 速率 。 本文采用数值模拟 的方 法对某袋式 除尘器 过滤单元进 行流 场分析 ， 对袋式除尘器过滤风速 和袋 间隙气流速率分布进行 研究 ， 为优化袋式除尘器设计提供理论依据 。
袋式除尘器三维热力场有限元分析
ａ ｒ ｐ ｄ ａ ｄ ｃ ｅ ｐ ｍｅ ｎ ｏ ｅ ｉｎ ｏ ｒ ｅ ｐ ｌｅ ｂ ｇ ｔ ｐ ｕ ｔ ｅ ｖ ｒａ ｄ ｔ ｅ ｏ ｔ ｚ ｔ ｎ ｏ ｈ ｏ ｒ ｆｍｉ ｄ ｅ ｃ ｓ ． ａ ｉ ｎ ｈ ａ ａ ｓｆｒｄ ｓ ｆｌ ｇ ｕ ｓ ａ ｙ ｅ ｄ ｓ ｒ ｍｏ ｅ ｎ ｈ ｐ ｉ ａｉ ｆｔ ｅ ｂ ａ ｄ ｏ ｄ ｌ ａ ｅ ｇ ａ ｍｉ ｏ Ｋｅ ｒ ｓ ｂ ｇｄ ｓ ｃ ｌ ｃ ｏ ； ｅ ｏ ｍｅ ｈ ｎ ｃｆ ｌ ； ｄ ｌ ａ ｅ； ｒ ｆ ｅ ｔ ｅ ｓ ｅ ｔ ｇ； ｐ ｉ ｚ ｔ ｎ ｙ ｗｏ ｄ ： ａ ｕ ｔ ｏｌ ｔｒ ｔ ｒ － ｃ ａ ｉ ｅ ｄ ｍｉｄ ｅ ｃ ｓ ｐ ｏ ｌｄ ｓ ｌ ｈ ｅ ｉ ｏ ｔ ｅ ｈｍ ｉ ｉ ｅ ｎ ｍｉａｉ ； ｏ
１ 引言
袋式 除尘器 是治 理 大气 污 染 的 高效 除 尘设 备 。 由于 袋式 除尘 器具有 除尘 效 率 高 、 受粉 尘 和 烟气 特 性 影 响 、 不
运行稳定的优点， 近年来被广泛受用于钢铁、 有色冶金 、 水
泥、 烟草 和垃圾 焚烧等 行业 。袋 式 除尘 器本 体结 构 可
３ 载荷及材料参数
本 文计 算条 件为 工作状 态 ， 除尘 器箱体 板 承受 系统 的
中箱体箱板进行优化设计。而要对除尘器箱板进行优化，
就 必须先 对其 工作状 态 下 的应 力 、 应变 场 等进 行 分 析 ， 研
究关系到除尘器运行质量的中箱体 、 灰斗等的应力应变特 点 ， 除尘 器 箱 板 的优 化 和 提 高 除尘 器 使 用 寿 命 提 供 参 为
Ｚ Ｎ Ｘ ａ －ｏ ｇ ＱＩ Ｗ ｅ－ｉｇ ＫＯＮＧ Ｑｕ ｎ Ｅ Ｇ ｉｏｈ ｎ ， Ｎ ｉ ｎ ， ｐ ａ
袋式除尘器流场模拟与结果分析
择标准湍流模型进行模拟，速度与压力耦合方式为 simple 算
法。控制方程有连续性方程，动量守恒方程，湍动能 k 方程
和耗散率方程。具体的控制方程如下。
（1图 2 ZX 方向切面速度分布图
（3）湍动能方程：
（2）
图 3 滤袋速度矢量图 由图 2 到图 5 可知，当含有粉尘的气体以 8m/s 的速度单
Flow field simulation and result analysis of bag filter
Wang Qianyu （School of Mechanical Engineering, North China University of Water Resources and Hydropower,
Henan Zhengzhou 450045）
Abstract: Taking the bag filter of concrete mixing station as the research goal, the three-dimensional entity of bag filter is built in solidworks, and the internal flow field is numerically simulated by fluent fluid analysis software to obtain the internal velocity, pressure and fluid trajectory. Parameter distribution to explore the factors affecting the service life of the dust collector, providing theoretical support for the optimization of the bag filter. Keywords: Bag filter; Flow field; Numerical simulation; Fluent CLC NO.: X513 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2020)04-112-03
关于袋式除尘器设计的要点分析
关于袋式除尘器设计的要点分析1. 除尘原理袋式除尘器是一种利用滤料对含尘气体进行过滤分离的设备。
含尘气体从进气口进入除尘器后，经过滤袋的过滤作用，灰尘被分离并沉积在滤袋表面，而相对清洁的气体则通过滤袋排出。
袋式除尘器能够高效地捕集大颗粒和细颗粒粉尘，因此在各种工业场合被广泛应用。
2. 系统结构袋式除尘器一般由进气口、减速器、滤袋室、清灰系统和出口等组成。
在设计袋式除尘器时，需要充分考虑其系统结构的合理性和稳定性。
在实际生产中，通过适当的结构优化，可以使袋式除尘器的工作效率得到提高，同时降低能耗和维护成本。
3. 滤袋选材滤袋是袋式除尘器的核心部件，其选材和制造工艺直接影响到除尘器的过滤效果和使用寿命。
在选材时，应考虑滤袋的耐磨性、耐高温性和抗化学腐蚀性等性能。
通常情况下，玻璃纤维滤袋、化纤滤袋和复合材料滤袋是常用的选择。
4. 气体分布在袋式除尘器的设计中，需要合理设计气体分布系统，以保证进入滤袋室的气体能够均匀分布到各个滤袋上。
不合理的气体分布会导致滤袋之间的工作差异，影响除尘效果。
在设计时需要注意气体管道的布局和设计，以确保气体分布的均匀性。
5. 清灰系统清灰系统是袋式除尘器的重要组成部分，其作用是定期清除滤袋上的积灰，以保证除尘器的正常运行。
不同的清灰系统包括机械振打清灰、脉冲清灰和手动清灰等。
在设计时，需要考虑清灰系统的清灰效率和清灰频率，以确保其能够满足实际生产的需要。
6. 运行稳定性袋式除尘器在工业生产中扮演着重要的角色，因此其运行稳定性非常重要。
在设计时，需要充分考虑除尘器的结构强度、材料选择和系统设计，以确保其能够在长期运行中保持良好的工作状态。
在设计和制造过程中，需要考虑除尘器的可维护性和维修便利性，以减少维护成本和停机时间。
布袋除尘器工作原理
布袋除尘器工作原理
布袋除尘器的工作原理是含尘气流从下部孔板进入圆筒形滤袋内，在通过滤料的孔隙时，粉尘被捕集于滤料上，透过滤料的清洁气体由排出口排出。
沉积在滤料上的粉尘，可在机械振动的作用下从滤料表面脱落，落入灰斗中。
布袋除尘器工作原理
含尘气体从进气口进入灰斗后，由于气流段突然扩大和气流分布板的作用，部分粗颗粒在动力和惯性力的作用下分离，落入灰斗；随着气流的转动，颗粒细小、密度低的粉尘颗粒向上进入滤袋室上部清洁室，并吸附在滤料表面。
净化气体通过滤袋口的排气阀排出。
通过过滤材料的过滤净化过程，含尘气体是物理、化学和生物三重效应综合作用的结果。
布袋除尘器主要由上箱体、中箱体(花板)、除灰装置、导流装置等组成。
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颗粒的作用力平衡方程在笛卡尔坐标系下的形式 ( x
方向 )为 :
dup dt
= FD
(u -
up )
+ gx
(ρp - ρ) ρ
p
+ Fx
(3)
其中 FD ( u - up )为颗粒的单位质量曳力 :
FD =ρ1p8μd2p CD2R4 e
(4)
式中 , u为流体相速度 , up 为颗粒速度 ,μ为流体动力粘度 ,
ρ为流体密度 ,ρp 为颗粒密度 , dp 为颗粒直径 , Re为相对
雷诺数 (颗粒雷诺数 ) ,其定义为 :
Re =ρdp
up - u μ
(5)
曳力系数 CD 表达式为 :
CD
= a1
+ a2 + a3 Re Re
(6)
上式中 , a1 , a2 , a3 为常数 , 根据 Re 的范围取不同的
值。
2 结果及分析
2. 1 流场分布 经计算 ,得图 3所示的流场分布图 。
由图 3 ( a)可见 ,在出口处 ,由于截面积较小 ,气流具 有最大速度 25. 3 m / s,气体从入口处至除尘室以及在布袋 出口处具有较高的速度 ,在进入除尘室之后 ,由于截面积 扩大 ,且气流穿过布袋阻力较大 ,速度下降 。由图 3 ( b)颗 粒相运动轨迹图可见 ,粒子流从入口处进入后 ,沿挡板均 匀向下流动 ,在除尘室下部和灰斗连接处 ,粒子流失去挡 板阻挡 ,其轨迹发生急剧改变 ,部分粒子翻转后落入灰斗 , 将近半数的粒子沿靠近挡板侧的布袋间隙向上运动 ,只有 极少数粒子到达远离挡板的布袋区 。在布袋中间区域 ,几 乎形成粒子分布死区 。可见 ,该流场分布情况不够理想 , 需要进行适当调整 ,使气流和粒子流分布趋于均匀 。下面 通过模拟实验来了解除尘器流场分布的规律 。 2. 2 模拟实验
·46· 文章编号 : 1002 - 6886 (2008) 02 - 0046 - 04
现代机械 2008年第 2期
布袋除尘器气固两相三维流场分析
汪家琼 ,刘根凡 ,邓翔
(华中科技大学 能源与动力工程学院 ,湖北 武汉 430074)
摘要 :本文对一台用于净化氧化铝烟气的布袋除尘器进行了气固两相三维流场数值模拟 。分析结果表明 ,其流场分布不 够理想 。为了改进除尘区流场分布 ,需了解除尘器流场分布规律 。本文在原分析的基础上 ,分别改变颗粒粒径 、布袋渗透 率以及气流入口速度等边界条件 ,进行了多次分析 。结果表明粒径越小 ,颗粒在除尘室分布越均匀 ;在允许的条件下 ,增 大布袋渗透率并适当增加入口风量有利于使流场分布均匀 。该分析结论为布袋除尘器的实验和改进提供了依据 。 关键词 :布袋除尘器 数值模拟 三维流场 离散相 中图分类号 : TQ 050. 2
设计 ·研究 ·分析
·47·
1. 2假设条件
布袋除尘器内流场复杂 ,在建模时需要作以下假设 [5 ] : 1)假设流体作定常流动 ; 2 ) 整个流动过程为等温过程 ; 3)滤袋为张紧的圆柱体 ,在工作过程中无变形 ; 4)假定流 体为不可压缩 。
1. 3 物理模型
入口处烟气中氧化铝含量为 0. 045 kg/m3 ,经计算 ,远 远小于体积含量的 10% , 故选择拉格朗日离散相模型 。 连续相与离散相之间采用非偶合计算 ,当颗粒穿过每个 FLUENT模型的控制体时 ,通过计算颗粒的动量变化和质 量变化来求解连续相传递给离散相的动量和质量值 。
作者简介 :汪家琼 (1974—) ,女 ,华中科技大学能源学院在读博士 ,研究方向为高效除尘设备的流场优化与机理分析 。 刘根凡 (1952—) ,男 ,华中科技大学能源学院教授 。
收稿日期 : 2007 - 11 - 15
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
袋出口处速度较高外 ,大部分布袋分布区和灰斗室内气流 速度极低 ,从整个流场来看 ,气流速度分布很不均匀 。图 5 ( d)中 ,烟气入口速度增加 1 /3倍 ( 10 m / s)时 ,整个流场 的气流速度都有所增加 ,在布袋分布区速度分布更加均 匀。
The 32D Flow F ield Ana lyses of Ga s2solid Pha se for Bag F ilter
W ANG J iaq iong, L I U Genfan, D ENG X iang
Abstract: In the paper, the 32D flow field analysis of gas2solid phase is done for a bag filter, which is used for decontam inating a2 lum ina fume. The simulation result indicates that the flow filed distributing it isn’t uniform and should be imp roved. Based on the anal2 ysis, several other simulations are conducted w ith the changed boundary conditions, such as particle diameter, face permeability of filter bag and inlet velocity of airflow. By contrastingly analyzing, fo llow ing conclusion are obtained: the smaller the particle diameter is, the more unifo rm the particles distributing is; in accep table conditions, increasing the face permeability of filter bag and imp roving the rate of airflow are both helpful to uniform the flow field. The analysis conclusion offers a reference to experiment and imp rovement for bag fil2 te r.
不同边界条件对流场分布有一定的影响 。氧化铝颗 粒粒径范围为 5μm ～85 μm ,不同粒径颗粒 ,尤其是微小 颗粒的运动轨迹有可能不一样 ;对于布袋除尘器 ,滤袋是 其核心部件 ,滤袋的渗透性能直接影响除尘效率 ,随着滤 袋表面粉尘厚度逐渐增加 , 可导致除尘器阻力增加而超 过设计值 ;此外 ,在铝电解烟气净化系统中 ,风机排风量对 除尘效率有一定的影响 。为了具体了解这些边界条件对 流场的影响作用 ,我们在原设置的基础上 ,分别改变颗粒 粒径 、布袋渗透率 、气体入口速度三个参数 ,建立相应的分 析模型 ,进行了模拟分析 。为了方便 ,我们定义了 x = 0和 y = 0两个典型截面 ,下面对这两个截面上的流场分布情 况进行比较分析 。 2. 2. 1 颗粒相分析
1. 1 结构简图及网格划分 布袋除尘器的主体结构如图 1。采用 360 个圆形滤
袋 ,滤袋直径 0. 15 m ,长 6 m。 布袋除尘器有两个
流道 ,一个是含氧化铝 烟气通道 (即气固两相 通道 ) ,另一个是由布袋 和净气室组成的气体通 道 。划分网 格 时 , 为 了 减少网格数量并尽可能 划分出规则网格 , 根据 流场和几何形状的复杂 程度 ,采用 sp lit命令将一个体分成 多个体 ,分别进行网格划分 。布袋及 布袋周边流道采用扫略方式划分网 格 ,下部灰斗采用映射方式划分网 格 ,其余部分采用自由方式划分网 格 , 共 划 分 39 万 多 个 单 元 , 建 立 如图 2所示的有限元模型 。
=
1. 0, σε = 1. 3,ρ为流体密度 , k为紊流脉动动能 ,ε是紊流
脉动动能的耗散率 , u为流体相速度 ,μ为流体动力粘度 ,
σ k
和
σε
是
k方程和 ε方程的湍流
Prandtl数 。
离散相颗粒的轨迹通过积分拉氏坐标系下的颗粒作
用力微分方程来求解 。颗粒在流场中的受力比较复杂 ,主 要有粘性阻力 、重力 , M agnus力 、Saffman力 、Basset力 、热 泳力 。
Key words: bag filter; numerical simulation; 32D flow filed; gas2solid phase
0 引言
1 分析模型建立
袋式除尘器具有除尘效率高 ,运行稳定 ,造价较低 ,管 理简单 ,维修方便等优点 ,是一种除尘性能优异 、能满足当 前《环境保护法 》严格要求的 、值得信赖的除尘设备 [1] 。 目前已广泛应用于石油 、化工 、纺织 、冶炼 、垃圾焚烧等行 业。
图 4为颗粒相轨迹 —速度图 ,其中图 4 ( a)是原设置 边界条件下从侧视方向和主视方向看到的结果 。粒子流 在入口处具有较高的速度 ,局部最大速度为 18. 3 m / s,进
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
入主体后 ,粒子流沿挡板下行 ,随着体积分散 ,速度略有下 降 ,其中挡板中间速度高于两侧速度 ;粒子绕过挡板后 ,发 生旋转式分流 ,一部分粒子沿着布袋上行 ,速度越来越小 , 最后接近于零 ,吸附在布袋上 ,一部分粒子在布袋下面发 生涡旋 ,然后以较低速度顺着“V ”形灰斗内壁向下运动 , 直到落入灰斗 ,在灰斗的中心及远离隔板的布袋区域 ,几 乎形成粒子分布盲区 。图 4 ( b)中颗粒粒径为最小粒径 (5μm) ,与原设置分析结果比较 , 粒子运动速度变化不 大 ,最大速度为 18. 2 m / s,轨迹稍有不同 ,粒子绕过挡板 后 ,直接落入灰斗的粒子量减少 ,部分粒子随气流向外侧 发生轻微偏转 。粒径减小后 ,粒子更容易被气流带走 ,减 少了粒子间以及粒子与阻挡件的碰撞机会 ,从整体来看 , 粒子在除尘室中分布更均匀 。图 4 ( c)是渗透率增加 10 倍 (相当于布袋外层吸附了 0. 5 mm 厚的灰尘时的渗透 率 )条件下粒子轨迹 ———速度图 ,粒子运动速度明显下降 。 粒子在进入除尘器并绕过挡板后 ,绝大部分粒子旋转后直 接落入灰斗 ,只有极少数粒子被吸附到灰袋上 。主要是随 着布袋渗透率减小 ,气体穿透阻力增大 ,气体速度降低 ,粒 子受到的牵引力减小 ,较难被吸入除尘室 。当入口气流速 度增加为 10 m / s时 ,颗粒相计算结果如图 4 ( d)所示 。与 原设置时流场分布情况比较 ,粒子速度和气流速度都相应 增加 ,在除尘器主体内 ,随着粒子动能增加 ,将有更多的粒 子随气流进入除尘室 ,且到达布袋上部 。粒子在除尘空间 的分布比较均匀 。 2. 2. 2 连续相分析