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布袋除尘器设计原理

文章出处:厚德机械 人气: 发表时间:2016-06-12

  随着科学技术的迅速发展,人民生活水平不断提高,对环境保护的要求也日趋严格,使得布袋除尘器日益受到人们的重视。滤袋是布袋除尘器的执行部分。不仅滤料本身的性能会影响除尘器的性能和效率,滤袋的结构和运行工况也会对除尘器性能产生影响。随着布袋除尘器处理烟气量的增大,生产的滤袋也越来越长,最长的滤袋可达10m以上。滤袋的结构会影响到袋内气流的分布。滤袋内气流分布不均匀,会使除尘效率降低,严重时甚至引起滤袋破裂。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,并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。

  本文所研究的除尘器采用圆形滤袋,滤袋直径为d,长为f。忽略滤袋在工作过程中的变形,将布袋简化为二维模型,并用结构化网格将其中两个长边分别划分为200个节点,两个短边分别划分为20个节点。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;流体各项运送参数与时间无关;整个过程为等温过程。

  采用长3m,直径0.2m的滤袋。当过滤风速为1.2m/min时,根据方程可得入口风速1.22m/s,进口压力取-3500Pa,出口压力-5500Pa,则进出口压力差为2000Pa。经计算得到流场分布图。等压线图中可以清楚地看到,袋的两侧相同位置的压力分布是相同的,出口的压力最小,越向袋的中心位置压力越大,中心的压力最大,形成一个封闭的压力场,压力由袋的边缘向袋的中心呈正态分布,且逐渐增大。从速度矢量图可以看出,两侧相同位置的速度相同,入口的速度最大,在Y轴方向速度逐渐减小,顶端速度最小,且速度分布极不均匀。粉尘颗粒在速度大的地方沉积最快,当入口处沉积层厚度增加时,其阻力会相应增大,速度会沿Y轴方向逐渐增加。

  随着压差的减小,压力场和压力中心有向下移动的趋势。压差在1500Pa时,压力分布较均匀,速度分布也更均匀。随着过滤速度的降低,滤袋内的压力场会出现多个压力中心,压力和速度分布变得不均匀。只有过滤速度在1.2m/s时分布最均匀。当速度压力相同,改变布袋的尺寸时,压力和速度分布变得极不均匀,可能出现多个压力中心。

  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性能的影响,应选择合适的直径和长度,长度与直径的比例不应过大。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均,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增大。一般来说,过滤风速在1.0~1.2m/min时的流场、压力分布比较均匀。布袋内压力的分布也会对除尘器性能产生一定的影响,从前面的计算结果可以发现,进出口压力差在1500Pa时的流场、压力分布较为均匀。