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袋式除尘器喷吹清灰系统及气流流场的研究

作　者: 辛龙胜
导　师: 李勇
学　校: 青岛科技大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 袋式除尘器喷吹清灰 Fluent 气流流场
分类号: X701.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 211次
引　用: 1次
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内容摘要

袋式除尘器是目前被广泛应用的高效除尘净化设备,具有高净化效率、良好清灰效果、滤袋使用寿命长、处理气量大等优点。目前,在脉冲袋式除尘器的优化设计方面,主要是滤料的选择和喷吹时间优化,对于袋式除尘器喷吹清灰系统和袋式除尘器箱体内部流场的研究还比较少。脉冲清灰过程是袋式脉冲除尘器使用中关键的一步,脉冲清灰时,高速高压气体通过喷吹管由喷吹孔向滤袋内喷入大量气体对滤袋进行清灰,所以喷吹管的内部流场直接影响滤袋清灰效果的好坏。脉冲袋式除尘器箱体内部的流场是复杂的三维紊流流场。袋式除尘器的气流流场的均匀分布对提高除尘效率和滤袋的使用寿命都有好处,因此可以从气流分布角度优化除尘器结构。因此,对脉冲袋式除尘器喷吹清灰系统和除尘器内部流场的研究有重要的意义。袋式除尘器内的气流分布影响滤袋过滤压力和过滤效率,但是因为除尘器内部气流运动十分复杂,物理模型试验的局限性,通常只能得到进出口总流的参数,但是数值模拟则能给出流场的局部和相关的具体信息。考虑到数值模拟的优点,本论文应用计算流体动力学(CFD)软件之一的Fluent,对袋式除尘器喷吹清灰系统和内部气流的速度流场和压力流场进行数值模拟。通过研究喷吹管中的气流流场,发现沿着喷吹方向喷吹口的喷吹气量不一致,通过改进找到了合理均布喷吹孔气流的方法,可以提高喷吹清灰系统的清灰效果。数值模拟结果分析发现在除尘器进气口处存在明显的射流,并对部分滤袋底部形成较强的冲击,气流速度场在除尘器内分布也较不均匀,造成每条滤袋过滤的气量不同。通过在除尘器入口处设置气流分布板的办法来改善气流的流动状态,减少对滤袋的冲击,合理均布了滤袋过滤的气量。应用Fluent对除尘器喷吹系统和内部流场模拟,取得了较好的效果,为在今后的研究中利用CFD相关软件进行除尘器清灰系统和内部结构优化设计奠定了良好的基础。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
第1章绪论  10-13
  1.1 现存问题及研究意义  10-11
  1.2 国内外研究现状  11
  1.3 论文研究方法及内容  11-13
    1.3.1 论文的研究方法  11-12
    1.3.2 论文研究内容  12-13
第2章袋式除尘设备简介  13-23
  2.1 袋式除尘设备的分类  13-15
    2.1.1 按进气口位置分类  13
    2.1.2 按照滤袋形状分类  13-14
    2.1.3 按清灰方式分类  14-15
    2.1.4 按过滤方向分类  15
    2.1.5 按通风方式分类  15
  2.2 除尘过滤机理  15-17
    2.2.1 袋式除尘器除尘的机理  15-16
    2.2.2 影响过滤效率的主要因素  16-17
  2.3 脉冲滤袋除尘器清灰系统结构组成及清灰机理  17-20
    2.3.1 脉冲滤袋除尘器清灰系统结构组成  17-19
    2.3.2 脉冲滤袋除尘器清灰机理  19-20
  2.4 脉冲滤袋除尘器滤料类型  20-21
  2.5 袋式除尘器的发展趋势  21-23
第3章 CFD 软件介绍  23-43
  3.1 CFD 介绍  23-25
    3.1.1 CFD 的技术目标、优点及主要功能  23-24
    3.1.2 CFD 商用软件介绍  24
    3.1.3 CFD 中的几个问题  24-25
  3.2 数值离散方法  25-26
    3.2.1 有限差分法  25
    3.2.2 有限体积法  25-26
    3.2.3 有限元法  26
    3.2.4 有限分析法  26
  3.3 湍流流动的数值模拟  26-34
    3.3.1 湍流现象概述  27
    3.3.2 湍流模型的分类  27-28
    3.3.3 常用湍流模型简介  28-34
  3.4 计算流体力学的求解过程  34-37
    3.4.1 建立基本守恒方程组  35
    3.4.2 Fluent 软件简介  35-37
      3.4.2.1 前置处理器 GAMBIT  35-36
      3.4.2.2 计算处理器  36-37
  3.5 基于有限体积法的计算区域及控制方程的离散  37-43
    3.5.1 计算区域的离散  37-39
      3.5.1.1 离散化概述  37
      3.5.1.2 离散化的目的  37-38
      3.5.1.3 离散时所使用的网格  38-39
    3.5.2 控制方程的离散化  39-40
    3.5.3 有限体积法中常用的离散格式  40-41
    3.5.4 SIMPLE 算法的基本步骤  41-43
第4章喷吹清灰系统的研究  43-59
  4.1 喷吹清灰系统的理论分析  43-47
    4.1.1 清灰需气量计算  43
    4.1.2 脉冲阀打开时能通过的压缩空气量  43-44
    4.1.3 喷射管压力降限制的最大流量  44
    4.1.4 喷嘴出口流量  44-46
    4.1.5 计算实例  46-47
  4.2 脉冲喷吹管的数值模拟  47-59
    4.2.1 七个喷吹孔的喷吹管数值模拟  47-51
      4.2.1.1 建立模型并生成网格  47-48
      4.2.1.2 模型的边界条件和初始条件  48
      4.2.1.3 计算结果  48-49
      4.2.1.4 结果分析  49-51
    4.2.2 十六个喷吹孔的喷吹管三维数值模拟  51-56
      4.2.2.1 建立模型并生成网格  51
      4.2.2.2 模型的边界条件和初始条件  51-52
      4.2.2.3 计算结果  52
      4.2.2.4 结果分析  52-56
    4.2.3 改变喷吹孔直径模拟  56-58
    4.2.4 喷吹管模拟小结  58-59
第5章袋式除尘器内部气流流场数值模拟  59-92
  5.1 除尘器的外形尺寸  59
  5.2 除尘器模型的建立与网格的生成  59-62
    5.2.1 GAMBIT 介绍  59-60
    5.2.2 除尘器模型的建立与网格的生成  60-62
  5.3 流场计算模型的选取与边界条件的设置  62-64
    5.3.1 流场计算模型  62-63
    5.3.2 边界条件的设置  63-64
  5.4 模拟结果及分析  64-91
    5.4.1 模型原型模拟结果与分析  64-74
      5.4.1.1 模拟结果  64-68
      5.4.1.2 结果分析  68-74
    5.4.2 增加单个气流分布板后除尘器模拟  74-83
      5.4.2.1 模型建立  74-75
      5.4.2.2 模拟结果  75-78
      5.4.2.3 结果分析  78-83
    5.4.3 增加两个气流分布板后除尘器模拟  83-91
      5.4.3.1 模型建立  83-84
      5.4.3.2 模拟结果  84-87
      5.4.3.3 结果分析  87-91
  5.5 除尘器气流流场模拟小结  91-92
第6章结论  92-93
参考文献  93-96
致谢  96-97
攻读学位期间发表的论文  97-98

袋式除尘器喷吹清灰系统及气流流场的研究

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