氣流分布對濾筒除塵器不同進出口夾角的影響

  有很多企業在生產加工的過程中，會產生大量的粉塵顆粒，那粉塵造成很大的污染，隨著人們環保意識的不斷增強，粉塵治理問題已是迫在眉睫。粉塵治理工藝和設備有很多中，采用不同的工藝和設備，能夠處理不同大小顆粒的粉塵，濾筒除塵器治理粉塵，能夠一次性解決污染的問題。

  國內對濾筒除塵器內部流場特征的研究相對較少，傳統的物理實驗受現有測量技術的限制，無法獲得除塵器內部詳細的流場分布，從而無法合理的預估實際生產中存在的問題，而且物理實驗造成的能源浪費也較為嚴重，除塵器內部流場的分析屬于非線性流動問題，理論分析過于復雜，存在較多的人為因素。

  濾筒除塵器是一種治理工業粉塵的穩定的除塵設備，由于其除塵、占地面積小、檢修方便，鋼耗量少的優點，逐漸成為多數企業除塵設備。

  據相關資料介紹，影響除塵器除塵效率關鍵因素是過濾風速和除塵室內的內部流場分布，過濾風速可以根據顆粒物性、粉塵濃度等因素來調節。

  近年來，計算機技術的高速發展增加了計算機數值模擬的可行性，可容易的實現復雜流動的模擬求解。

  本文將對濾筒除塵器的不同進出口夾角對氣流流場的影響進行模擬研究，尋求不同進出口夾角對氣流分布均勻性的影響規律。

  1、除塵器概述

  濾筒除塵器是在布袋除塵器的基礎上，將濾袋升級為濾筒，以期實現提高過濾效率及增加過濾風量的新一代除塵產品;與布袋除塵器相比，不僅在過濾風量和過濾效率方面了巨大的提高，同時濾筒除塵器具有低壓運行、低阻損等顯著優點。

  因此濾筒除塵器可以做到結構緊湊，減少占地面積，降低初期投資及運行維護成本。

  1.1 濾筒除塵器工作原理

  濾筒除塵器的過濾方式為表層過濾，含塵氣體由進風口進入除塵器后，由于空間的擴大及導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;而微細粉塵隨氣流進入除塵室，由于布朗效應以及濾筒的篩分作用，終使粉塵沉積在濾料表面上，當濾筒兩側壓差達到設定值后脈沖清灰裝置動作進行清灰，使粉塵落入灰斗;凈化后的氣體進入凈氣室由排氣管匯集到出氣口經風機排出，落入灰斗的粉塵經卸灰閥排出除塵器。

  1.2 進出口位置對氣流的影響

  據相關資料介紹，影響除塵器除塵效率關鍵因素是粉塵性質、濾筒材質、過濾風速和除塵室的氣流上升速度等因素有關。其次，還與清灰方法及清灰能力有關。

  對于粉塵性質、濾筒特性、和風速的研究較多，而對氣流的上升的研究較少。含沉氣流的上升速度及流場主要受進風口位置和出風口位置影響。

  根據有關資料對側下進風、下進風、側中進風、側上進風等不同進風方式的分析，得出側中進風方式是進風方式。氣流在灰斗和塵氣室內沒有形成渦流，流場較為均勻。

  因此，在下文的模擬中采用側中進風的進氣方式。本文為探索不同出口方式對濾筒除塵器氣流分布均勻性的影響，采用進出口夾角為0°、90°和180°3種出口形式進行模擬分析。

  1.3 滲透率

  滲透率K是描述多孔介質性質的一個關鍵參數，表征在外加壓力梯度的作用下一種流體通過多孔介質的容易程度。

  本例中含塵氣流在除塵器內部的流動可看作恒定不可壓縮流動，濾筒可看作有限厚度的薄膜，通過它的壓力變化定義為達西定律和附加內部損失項的結合：

  1.4 濾筒流量分配系數

  濾筒的流量分配系數是指每個濾筒實際處體流量與平均處體流量的比值，該參數可反應單個濾筒的實際過濾情況，記作Kqi，其公式表示為：

  該系數越小，說明流量分布越均勻，對濾筒除塵器整體設計越好。

  2、建模

  濾筒除塵器內部結構較為復雜，若不對其進行簡化處理，那么除塵器流場的分析將會非常復雜，以至于計算機無法完成計算，因此，需要對除塵器的內部結構做適當簡化，假設如下：

  (1)濾筒除塵器主要處理粉塵對象為炭黑等輕質干燥粉塵，因此，可將輕質粉塵和氣體的混合物看作是一種均勻介質，在進行數值模擬時，將該氣固兩相流近似簡化成具有平均流體特性的單相流處理。

  (2)濾筒除塵器在實際運行過程中，濾筒表面的粉塵量是不斷變化的，而在此不進行動態分析，僅做些靜態模擬，即在粉塵層厚度的情況下做壓強、速度及流量分配等的分析。

  (3)濾筒結構較為復雜，褶數較多，對于數值分析的建模及計算不利，因此，將濾筒除塵器簡化為圓柱狀，其他相關設置參數做進一步相似改。

  根據模型簡化的規則，去除脈沖噴吹部分、連接部分以及清灰部分等，在SOLIDWORKS中創建的三維模型。

  根據某公司的除塵器模型，除塵器的尺寸為500mm×500mm，出口尺寸為200mm×1000mm，3種建模出口方位與方位的夾角分別0°、90°為和180°。

  將SOLIDWORKS中創建的三維模型導入Gambit進行有限元網格劃分，在Gambit中采用非結構化網格劃分技術進行網格劃分。

  網格劃分完成后導入SOLIDWORKS軟件中，依次點擊Mech→Polydedra→Convert Domain，經過短暫的時間轉化后，將四面體非結構化網格轉化為多面體網格，提高計算效率。

  除塵器規格為濾筒個數6排8列，共48個，濾筒規格為150mm×1500mm，過濾總風量為6900m3/h，即濾筒過濾風速約為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。

  為好的分析濾筒間氣流分布情況，方便下文敘述，現對濾筒進行編號，靠近進氣口的為列

  4、結論

  為探索不同進出口夾角對濾筒除塵器氣流分布均勻性的影響，采用進出口夾角為0°、90°和180°3種出口形式進行模擬分析，分別從不同排和不同列的濾筒過濾風量和綜合流量分配系數的角度對比得出：出口位置會致與之鄰近的濾筒的過濾風量的提高。

  綜合考慮濾筒流量分配系數和各濾筒過濾風量，在設計濾筒除塵器時，應盡量選用進出口夾角為180°即進風口位置相對的氣流分布方式。

  濾筒除塵器針對這些行業的企業車間粉塵治理措施的檢測和監督，讓每家企業都能做到環保生產。經過一系列的整頓措施，每個城市的環境污染了的。