滤筒除尘器进风口优化模拟

摘要:针对滤筒除尘器不同出口方式，基于计算流体力学( CFD )模拟软件采用多孔介质模型方法对滤筒除尘器内部流场均匀性进行数值分析,得到滤筒除尘器内部各个滤筒的质量流量及气流速度分布。通过流量分配系数法得出出口3模型内部流场相对其他三种出口模型流场更均匀,其中出口4模型流场均匀性较差,并发现4种模型都存在明显的射流及流场不均等问题。因此提出采用双进风口优化模型,模拟研究结果表明:优化后的四种滤筒除尘器内部流场均匀性均得到很大改善,解决了进口射流问题。

关键词: 滤筒除尘器 数值模拟 气流分布 出口方式

Abstract: According to the different outlet mode of the cartridge filter, obtaining mass flow and velocity distribution ofeach cartridge, based on the method that the airflow uniformity of internal flow field is analyzed CFD software andporous media model method. The intermal flow field of the third outlet model is more uniform relative to the other 3outlet models by the flow distribution coefficient, while the flow field uniformity of the fouth outlet model is the worst.There are problems that obvious jet flow and non-tuniform airflow distribution happen in the all 4 models. Therefore, adouble air inlet is used to optimize the model, and the simulation results show that the flow field umiformity of the 4optimized cartridge filters is greatly improved, and the problem of jet flow is solved well.

Keywords: cartridge filter, numerical simulation, airflow distribution, outlet mode

滤筒除尘器是美国唐纳森公司在袋式除尘器的基础上研发的一.种新型除尘器,广泛应用于国内外各个行业,具有除尘效率高99.9%以上)、阻力小、体型小、维护方便等优点叼。但气流分布不均匀对除尘效率以及滤筒寿命的影响仍困扰着其正常使用。用Fluent模拟了袋式除尘器进口对内部流场分布的影响，对设备的优化设计取得了一-定的效果,但对于滤筒除尘器出口方式对其流场均匀性方面的研究则甚少。本文将研究滤简除尘器出口方式对其内部1研究模型

1.1 物理模型

本文研究的除尘器为上.中、下三个箱体组成的下进风滤简除尘器。如图1所示，其中上箱体尺寸长x宽x高为1200 mmx800 mmx650 mm。中箱体尺寸长x宽x高为1200 mmx800 mmx1150 mm。下箱体为高800 mm的灰斗。进风口为矩形尺寸为150 mmx300mm,其位于下箱体侧端面距箱体底部450mm处。出风口为φ200mm的圆形管，其位于与进风口端面垂.

直的侧面距顶部200mm处。除尘器内花板竖直方向上分布着6个滤简共两行三列，其中滤简尺寸长为600 mm,外径为中320 mm.

1.2数学模型

1.2.1 流场数学模型

本文为了便于研究,将稀相气固两相流简化为具有平均流体特征的单相气相流;不考虑文丘里等脉冲清灰部件对气流的影响4。模拟气相流动时选用

K-E双方程模型7。

湍动能K方程:

式中:G%为由浮力引起的湍动能h的产生项;G;是由平均速度梯度引起的瑞动能k的产生项;Yw是由可压缩湍流中脉动扩张的贡献;S&和S.是用户定义的源项;C.Ca .Co,为常数,Cl.=1.44,C2=1.92,Cx=0.09。σ和σ。是相应的普朗特数,o=l.0,o=1.3。模拟计算时压力.速耦合采用SIMPLE算法进行求解;对流项选择二阶迎风离散格式凹。

1.2.2滤筒数学模型

计算中忽略滤简褶皱对除尘器内部流场的影响，将滤筒数学模型设置为- -维的多孔跳跃介质模型,其具有良好的鲁棒性和收敛性。过滤介质压力变化采用

Darcy定律四"描述:

式中:OP为滤简内外压差,Pa;u为流体动力粘性系数,Pa*s;a为渗透率. m';v为滤简外围表面通过的风速,m/s;C2为压力跃升系数; O m为滤筒滤料介质的厚度,m。

1.3边界条件的设置

为为便于模拟计算,本模型流体选为空气,温度为20 C,密度为1.205 kg/mr',动力粘度为1.810x105Pa"so将进口边界条件设置为速度进口,进口速度=13 m/s;出口边界条件设置为压力出口,出口压力P=-1500 Pa; 滤料厚度设置为5 mmlq,渗透率则为a=l.4x10-10 m'。