【摘要】：現(xiàn)有研究表明旋風(fēng)除塵器內(nèi)二次渦的存在會對內(nèi)外旋流產(chǎn)生擾動,引起流場的劇烈湍動,造成“上灰環(huán)”、“短路流”、“二次揚塵”和“顆粒夾帶”等現(xiàn)象出現(xiàn),影響超細顆粒的分離。本文采用建模軟件Gambit進行擴散式旋風(fēng)除塵器的三維建模,利用流場模擬軟件Fluent對除塵器內(nèi)部流場進行數(shù)值模擬,研究除塵器內(nèi)的流場特性與顆粒運動軌跡;針對除塵器流場內(nèi)二次渦的不穩(wěn)定運動情況,依據(jù)3種旋風(fēng)除塵器流場模擬計算結(jié)果,利用擴散式旋風(fēng)除塵器優(yōu)點,構(gòu)思了一種帶擴散段并設(shè)置導(dǎo)流板、反射屏和穩(wěn)流裝置的新型除塵器,并進行數(shù)值模擬與流場分析;對除塵器的總分離效率、粒級分離效率與壓降等指標進行了實驗測定,具體工作包括:(1)考察了Stairmand型旋風(fēng)除塵器、擴散式旋風(fēng)除塵器和環(huán)流式旋風(fēng)除塵器結(jié)構(gòu)對二次渦的影響,模擬結(jié)果表明:環(huán)流式旋風(fēng)除塵器的內(nèi)部導(dǎo)流件有效降低了“上灰環(huán)”和“短路流”,筒體上部及排氣管附近二次渦的速度、湍動強度和渦流尺度均降低;擴散式旋風(fēng)除塵器的導(dǎo)流件對于降低“二次揚塵”、“顆粒夾帶”效果顯著,排塵口附近二次渦速度、湍動強度和渦流尺度均降低;旋風(fēng)除塵器內(nèi)合理的增設(shè)內(nèi)部構(gòu)件在一定程度上削弱了二次渦的影響,使流場更加穩(wěn)定,有效緩解了常規(guī)旋風(fēng)中存在的“上灰環(huán)”、“短路流”、“二次揚塵”和“顆粒夾帶”的問題。(2)考察了增設(shè)導(dǎo)流板和穩(wěn)流裝置對擴散式旋風(fēng)除塵器流場的影響。模擬結(jié)果表明:導(dǎo)流板避免了筒體頂部縱向渦流的產(chǎn)生,消除了上灰環(huán),新型結(jié)構(gòu)筒體頂部湍流強度由擴散式旋風(fēng)除塵器的1.85%降低為1.42%;在錐體處,穩(wěn)流裝置緩解了能耗高、內(nèi)旋流紊亂、灰斗返混等問題,且切向速度的對稱性較好,與擴散式旋風(fēng)除塵器相比,新型結(jié)構(gòu)排塵口處最大湍流強度降低了38%左右。新型結(jié)構(gòu)內(nèi)不同截面處的靜壓差和湍流強度均顯著降低,與擴散式旋風(fēng)除塵器相比,新型結(jié)構(gòu)靜壓差降低27%左右,最大湍流強度降低43%左右。考察了反射屏與內(nèi)筒間距對除塵器的影響,對不同模型的切向速度、壓降和湍流強度進行分析得出,反射屏與內(nèi)筒之間的距離為0.75D時,旋風(fēng)除塵器的性能最優(yōu)。(3)引入離散型的DPM模型,考察了固體顆粒在擴散式旋風(fēng)除塵器與新型擴散式旋風(fēng)除塵器內(nèi)的運動行為。模擬結(jié)果表明:超細顆粒所受到的離心力較小,在流體湍流運動影響下,運動軌跡具有較強的隨機性。筒體處的導(dǎo)流板避免了固體顆粒在頂蓋附近旋轉(zhuǎn),消除了上灰環(huán)的形成。在錐體處,由于增設(shè)穩(wěn)流裝置,固體顆粒在反射屏下的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)顯著增加,使固體顆粒在旋風(fēng)除塵器內(nèi)具有充分的沉降時間。(4)通過實驗考察了新型擴散式旋風(fēng)除塵器的性能,結(jié)果表明:新型結(jié)構(gòu)總分離效率在較寬的速度范圍內(nèi)都具有良好的穩(wěn)定性,且總分離效率隨著進口氣速的增加逐漸增大。新型結(jié)構(gòu)在進口氣速為18m/s的條件下,對粒徑為2?m的顆粒分級效率達到85%,對粒徑為5?m的顆粒分級效率達到90%。當(dāng)進口氣速為19m/s時,總分離效率最高,可達92.1%。
【學(xué)位授予單位】：青島科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TQ051.8

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