“电改袋”的理论分析及内部流场的数值模拟

论文摘要

环保要求日趋严格的今天,按老标准设计现已安装的电除尘设备由于场地限制不能增加电场,不能达到环保新标准的排放要求,电除尘器面临改造的问题。而袋式除尘器由于滤料的发展和过滤技术的成熟,使其在除尘行业的市场占有率大大增加。将电除尘器改造为袋式除尘器具有很好的环境效益和经济效益,但结构的重新设计会对除尘器的气流分布产生影响。因此,有必要对“电改袋”后的气流分布进行研究。烟尘过滤理论方面,本文根据污染物对圆柱状封闭体的绕流扩散浓度分布,利用费克定律和拉姆场流函数建立了扩散效率模型,得到更为简洁的效率表达式。进一步讨论袋式除尘器的捕集效率与过滤风速的关系。论文利用计算流体力学软件(CFX)求解电除尘器改造后的袋式除尘器内部的流场分布。通过简化袋式除尘器的物理模型、确定网格类型和调整网格密度、选择湍流模型、求解方法以及对数据的后处理等步骤,完成了电除尘器改造为袋式除尘器后的内流场的模拟计算。计算结果表明,进入各滤室的气量分配极不均匀。这样不仅使过滤效率下降,还会严重缩短滤料寿命。针对此模拟计算结果,论文采取安装导流板的整流措施来改善气流的分布情况。采取整流措施后的计算结果表明,导流板对气流分布起到了较好的改善作用,这对“电改袋”的结构优化设计有很好的指导意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 除尘器的发展现状
• 1.2.1 电除尘器的发展现状
• 1.2.2 袋式除尘器的发展现状
• 1.2.3 袋式除尘器存在的问题
• 1.3 课题的来源及意义
• 1.3.1 课题来源
• 1.3.2 课题意义
• 1.4 研究内容
• 1.5 研究方法
• 第二章 电除尘器改造的可行性分析
• 2.1 电除尘器改造
• 2.1.1 增加电场
• 2.1.2 电除尘器改造为静电袋式复合除尘器
• 2.1.3 电除尘器改造为袋式除尘器
• 2.2 电除尘器改为袋式除尘器的经济分析
• 2卧式静电除尘器改为布袋除尘器的方案'>2.3 武钢炼铁厂60m²卧式静电除尘器改为布袋除尘器的方案
• 第三章 袋式除尘理论分析
• 3.1 纤维过滤机理
• 3.2 圆柱状封闭体的绕流扩散效率
• 3.2.1 费克（Fick）第一扩散定律
• 3.2.2 拉姆（Lamb）场
• 3.2.3 扩散效率的推导
• 3.2.4 单根纤维扩散效率验证和比较
• 3.3 纤维层稳态过滤效率
• 3.4 压力损失的微观分析
• 第四章 电除尘器改造后气流分布数值计算方法
• 4.1 袋式除尘器气流均匀性的研究进展
• 4.2 CFD 软件的简介
• 4.3 数值计算的控制方程
• 4.3.1 除尘器内气流流动的描述
• 4.3.2 袋式除尘器气流流动的物理模型
• 4.3.3 湍流的基本控制方程
• 4.4 湍流数值计算模型
• 4.4.1 涡粘系数模型
• 4.4.2 标准k-ε两方程模型
• 4.4.3 壁面函数法
• 4.5 微分方程的离散求解
• 4.5.1 有限容积法
• 4.5.2 离散方程的求解
• 4.5.3 压力修正（SIMPLE）算法
• 4.6 CFX 软件简介
• 第五章 改造后的除尘器三维流场数值计算
• 5.1 改造后除尘器的数值计算
• 5.1.1 CFD 商业软件的结构
• 5.1.2 数值计算的几何模型
• 5.1.3 模型的简化和假设
• 5.1.4 网格划分
• 5.1.5 流场边界和条件和初始条件
• 5.2 模拟结果及分析
• 5.2.1 第一次模拟结果分析
• 5.2.2 第二次模拟结果分析
• 5.2.3 第三次模拟结果分析
• 第六章 结论及建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 参考文献
• 致谢
• 硕士期间发表的学术论文