探索濾筒除塵器氣流分布的影響
濾筒除塵器,脈沖濾筒除塵價(jià)格,焊接車間粉塵治理濾筒除塵器是在布袋除塵器的基礎(chǔ)上,將濾袋升級(jí)為濾筒,以期實(shí)現(xiàn)提高過(guò)濾效率及增加過(guò)濾風(fēng)量的新一代除塵產(chǎn)品;與布袋除塵器相比,不僅在過(guò)濾風(fēng)量和過(guò)濾效率方面得到了巨大的提高,同時(shí)濾筒除塵器具有低壓運(yùn)行、低阻損等顯著優(yōu)點(diǎn)。
1.1 濾筒除塵器工作原理
濾筒除塵器的過(guò)濾方式為表層過(guò)濾,含塵氣體由進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入除塵器后,由于空間的擴(kuò)大及導(dǎo)流板的氣流分布作用,氣流流速變緩,含塵氣流中顆粒粗大的粉塵在重力和慣性力作用下落入灰斗;而微細(xì)粉塵隨氣流進(jìn)入除塵室,由于布朗效應(yīng)以及濾筒的篩分作用,終使粉塵沉積在濾料表面上,當(dāng)濾筒兩側(cè)壓差達(dá)到設(shè)定值后脈沖清灰裝置動(dòng)作進(jìn)行清灰,使粉塵落入灰斗;凈化后的氣體進(jìn)入凈氣室由排氣管匯集到出氣口經(jīng)風(fēng)機(jī)排出,落入灰斗的粉塵經(jīng)卸灰閥排出除塵器。
1.2 進(jìn)出口位置對(duì)氣流的影響
據(jù)相關(guān)資料介紹,影響除塵器除塵效率關(guān)鍵因素是粉塵性質(zhì)、濾筒材質(zhì)、過(guò)濾風(fēng)速和除塵室的氣流上升速度等因素有關(guān)。其次,還與清灰方法及清灰能力有關(guān)。
對(duì)于粉塵性質(zhì)、濾筒特性、和風(fēng)速的研究較多,而對(duì)氣流的上升的研究較少。含沉氣流的上升速度及流場(chǎng)主要受進(jìn)風(fēng)口位置和出風(fēng)口位置影響大。
根據(jù)有關(guān)資料對(duì)側(cè)下進(jìn)風(fēng)、下進(jìn)風(fēng)、側(cè)中進(jìn)風(fēng)、側(cè)上進(jìn)風(fēng)等不同進(jìn)風(fēng)方式的分析,得出側(cè)中進(jìn)風(fēng)方式是較優(yōu)進(jìn)風(fēng)方式。氣流在灰斗和塵氣室內(nèi)沒(méi)有形成渦流,流場(chǎng)較為均勻。
因此,在下文的模擬中采用側(cè)中進(jìn)風(fēng)的進(jìn)氣方式。本文為探索不同出口方式對(duì)濾筒除塵器氣流分布均勻性的影響,采用進(jìn)出口夾角為0°、90°和180°3種出口形式進(jìn)行模擬分析。
1.3 滲透率
滲透率K是描述多孔介質(zhì)性質(zhì)的一個(gè)關(guān)鍵參數(shù),表征在外加壓力梯度的作用下一種流體通過(guò)多孔介質(zhì)的容易程度。
本例中含塵氣流在除塵器內(nèi)部的流動(dòng)可看作恒定不可壓縮流動(dòng),濾筒可看作有限厚度的薄膜,通過(guò)它的壓力變化定義為達(dá)西定律和附加內(nèi)部損失項(xiàng)的結(jié)合:
1.4 濾筒流量分配系數(shù)
濾筒的流量分配系數(shù)是指每個(gè)濾筒實(shí)際處理氣體流量與平均處理氣體流量的比值,該參數(shù)可有效反應(yīng)單個(gè)濾筒的實(shí)際過(guò)濾情況,記作Kqi,其公式表示為:
該系數(shù)越小,說(shuō)明流量分布越均勻,對(duì)濾筒除塵器整體設(shè)計(jì)越好。
2、建模
濾筒除塵器內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜,若不對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)化處理,那么除塵器流場(chǎng)的分析將會(huì)非常復(fù)雜,以至于計(jì)算機(jī)無(wú)法完成計(jì)算,因此,需要對(duì)除塵器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)做適當(dāng)簡(jiǎn)化,假設(shè)如下:
(1)濾筒除塵器主要處理粉塵對(duì)象為炭黑等輕質(zhì)干燥粉塵,因此,可將輕質(zhì)粉塵和氣體的混合物看作是一種均勻介質(zhì),在進(jìn)行數(shù)值模擬時(shí),將該氣固兩相流近似簡(jiǎn)化成具有平均流體特性的單相流處理。
(2)濾筒除塵器在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中,濾筒表面的粉塵量是不斷變化的,而在此不進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析,僅做些靜態(tài)模擬,即在粉塵層厚度_的情況下做壓強(qiáng)、速度及流量分配等的分析。
(3)濾筒結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜,褶數(shù)較多,對(duì)于數(shù)值分析的建模及計(jì)算不利,因此,將濾筒除塵器簡(jiǎn)化為圓柱狀,其他相關(guān)設(shè)置參數(shù)做進(jìn)一步相似_改。
根據(jù)模型簡(jiǎn)化的規(guī)則,去除脈沖噴吹部分、連接部分以及清灰部分等,在SOLIDWORKS中創(chuàng)建的三維模型。
根據(jù)某公司的除塵器模型,除塵器的進(jìn)口尺寸為500mm×500mm,出口尺寸為200mm×1000mm,3種建模出口方位與進(jìn)口方位的夾角分別0°、90°為和180°。
將SOLIDWORKS中創(chuàng)建的三維模型導(dǎo)入Gambit進(jìn)行有限元網(wǎng)格劃分,在Gambit中采用非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分技術(shù)進(jìn)行網(wǎng)格劃分。
網(wǎng)格劃分完成后導(dǎo)入SOLIDWORKS軟件中,依次點(diǎn)擊Mech→Polydedra→Convert Domain,經(jīng)過(guò)短暫的時(shí)間轉(zhuǎn)化后,將四面體非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格轉(zhuǎn)化為多面體網(wǎng)格,提高計(jì)算效率。
除塵器規(guī)格為濾筒個(gè)數(shù)6排8列,共48個(gè),濾筒規(guī)格為150mm×1500mm,過(guò)濾總風(fēng)量為6900m3/h,即濾筒過(guò)濾風(fēng)速約為0.8mm/min,本模擬中濾筒采用的是非覆膜式,采用的濾筒滲透率α為1×10-5m2。
為較好的分析濾筒間氣流分布情況,方便下文敘述,現(xiàn)對(duì)濾筒進(jìn)行編號(hào),靠近進(jìn)氣口的為弟一列,示意圖見圖2。
3、模擬結(jié)果分析
綜合3種出口位置模型模擬數(shù)據(jù),繪制3種出口位置下的綜合流量分配系數(shù)如下圖3所示。綜合流量分配系數(shù)反映了3種出口位置的除塵器的流量分配情況。從圖3可以看出,進(jìn)出口夾角為90°和夾角為180°的除塵器模型的流量分配均勻性均較好,而進(jìn)出口夾角為0°的除塵器模型氣流分配均勻性較差。
將3種出口形式的濾筒總過(guò)濾風(fēng)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì),進(jìn)出口夾角為0°的除塵器的過(guò)濾風(fēng)量的質(zhì)量流量為2.349 kg/s1進(jìn)出口夾角為90°的除塵器為2.350 kg/s1進(jìn)出口夾角為180°的除塵器為2.346 kg/s,3種出口形式的濾筒總過(guò)濾風(fēng)量差值較大為0.004 kg/s,小于總過(guò)濾風(fēng)量的1%,因此,可以將3種出口形式下的氣流分布進(jìn)行對(duì)比。
對(duì)3種出口形式的濾筒除塵器不同排和不同列濾筒過(guò)濾風(fēng)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)(1~8號(hào)濾筒為第1排,9~18號(hào)濾筒為第2排,以此類推,直到41~48號(hào)濾筒為第六排。1、9、17、25、33和41號(hào)濾筒為第1列,2、10、18、26、34和42號(hào)濾筒為第2列,以此類推,直到8、16、24、32、40和48號(hào)濾筒為第8列,繪制表格見表1和表2。
對(duì)3種出口形式的濾筒除塵器不同排和不同列濾筒過(guò)濾風(fēng)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)(1~8號(hào)濾筒為第1排,9~18號(hào)濾筒為第2排,以此類推,直到41~48號(hào)濾筒為第六排。1、9、17、25、33和41號(hào)濾筒為第1列,2、10、18、26、34和42號(hào)濾筒為第2列,以此類推,直到8、16、24、32、40和48號(hào)濾筒為第8列,繪制表格見表1和表2。
根據(jù)上述表格,繪制不同排濾筒過(guò)濾風(fēng)量圖及不同列濾筒過(guò)濾風(fēng)量圖。
不同排和不同列濾筒過(guò)濾風(fēng)量圖顯示了整個(gè)除塵器的過(guò)濾情況,從以上分析數(shù)據(jù)可以看出,不論何種出口位置,整個(gè)除塵器中心部分的濾筒過(guò)濾風(fēng)量均有所降低,即靠近除塵器側(cè)壁的除塵器的過(guò)濾風(fēng)量較高。
再來(lái)觀察不同排濾筒過(guò)濾風(fēng)量統(tǒng)計(jì)圖,重點(diǎn)分析第6排濾筒的過(guò)濾風(fēng)量,從圖中可以明顯看出,進(jìn)出口夾角為90°的濾筒除塵器的第6排濾筒過(guò)濾風(fēng)量較高。
再來(lái)觀察不同列濾筒過(guò)濾風(fēng)量統(tǒng)計(jì)圖,重點(diǎn)分析第1列和第8列濾筒的過(guò)濾風(fēng)量,進(jìn)出口夾角為0°的除塵器的第1列濾筒過(guò)濾風(fēng)量較高,進(jìn)出口夾角為180°的除塵器的第8列濾筒過(guò)濾風(fēng)量明顯高于進(jìn)出口夾角為0°的除塵器,略高于進(jìn)出口夾角為90°的除塵器。
綜合模擬結(jié)果可以得出結(jié)論,進(jìn)出口夾角為180°時(shí)氣流分布均勻。
流場(chǎng)在相同的總過(guò)濾風(fēng)量下,出口位置會(huì)導(dǎo)致與之鄰近的濾筒的過(guò)濾風(fēng)量的提高,進(jìn)出口夾角為180°時(shí)氣流分布均勻
探索不同進(jìn)出口夾角對(duì)濾筒除塵器氣流分布均勻性的影響,采用進(jìn)出口夾角為0°、90°和180°3種出口形式進(jìn)行模擬分析,分別從不同排和不同列的濾筒過(guò)濾風(fēng)量和綜合流量分配系數(shù)的角度對(duì)比得出:出口位置會(huì)致與之鄰近的濾筒的過(guò)濾風(fēng)量的提高。
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