新型滤筒除尘器性能的全尺度数值模拟研究
本文关键词：新型滤筒除尘器性能的全尺度数值模拟研究
更多相关文章： 滤筒 过滤性能 清灰性能 计算流体动力学 响应面法优化
【摘要】：滤筒除尘器因具有过滤面积大、压力损失低、体积小、使用寿命长等优点而广泛应用于细颗粒物排放控制严格的领域。目前常用的褶式滤筒除尘器的研究主要集中于滤筒褶形、喷吹等因素,未对褶式滤筒结构进行优化改造。针对常规滤筒除尘器存在的清灰时滤筒下部清灰能量过大而上部清灰能量不足导致的上部清灰不彻底下部易破损等缺点,本文提出一种内部添加锥体结构的新型滤筒除尘器。本文用Solidworks软件分别建立了常规滤筒除尘器和不同结构参数(锥体高度、锥顶半径)的新型滤筒除尘器的过滤模型和清灰模型,基于计算流体动力学(CFD)对其过滤性能和清灰性能进行了研究,并通过实验进行了验证。对含有三个滤筒的常规除尘器和新型滤筒除尘器进行了不同入口风速的过滤性能的数值计算,结果表明常规滤筒和新型滤筒的综合流量不均幅值分别为0.14和0.067,说明新型滤筒除尘器内部风速比常规滤筒分布均匀。对于新型滤筒除尘器而言,随着锥体高度和锥顶半径的增大,滤筒内部的压力分布逐渐变得均匀,压力损失也逐渐减小。对常规滤筒除尘器和新型滤筒除尘器的清灰性能进行了数值计算,结果表明,新型滤筒内部的清灰压力分布较均匀,有利于清灰。对于新型滤筒除尘器而言,随着喷吹脉冲宽度的增加,滤筒侧壁的压力峰值越大;随着喷吹距离的增加,滤筒内的气速分布越来越均匀。此外,随着锥体高度的增加,清灰压力也在增大。对不同锥体高度h、锥顶半径r、脉冲宽度T和喷吹距离X的新型滤筒的侧壁压力峰值进行计算,结果发现上述4个因素对滤筒清灰效果均有影响,影响显著性为r㧐h㧐T㧐X。随锥顶半径r和喷吹距离X的增加,压力峰值标准差均呈现先减小后增大的趋势;随锥体高度h的增加,压力峰值标准差则呈减小的趋势;在h㩳400 mm范围内,压力峰值标准差随T的增加而减小,在400 mm㩳h㩳600mm范围内压力峰值标准差随T的增加而增大。通过响应曲面法优化预测结果可知,在所分析参数范围内,喷吹距离为122 mm、脉冲宽度为60 ms、锥体高度为600 mm、锥顶半径为67 mm时,滤筒侧壁压力峰值的标准差Y最小,即滤筒侧壁压力峰值最均匀。
【关键词】：滤筒 过滤性能 清灰性能 计算流体动力学 响应面法优化
【学位授予单位】：安徽工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X701.2
【目录】：
- 摘要5-6
- Abstract6-10
- 第一章 绪论10-19
- 1.1 研究背景10-11
- 1.2 滤筒除尘器的应用与研究现状11-17
- 1.2.1 滤筒除尘器的应用现状11-12
- 1.2.2 滤筒除尘器过滤性能的研究现状12-14
- 1.2.3 滤筒除尘器的清灰性能研究现状14-17
- 1.3 研究内容及研究意义17-18
- 1.3.1 研究内容17
- 1.3.2 研究意义17-18
- 1.4 创新点18-19
- 第二章 新型滤筒除尘器的过滤性能研究19-39
- 2.1 模型的建立19-20
- 2.1.1 几何模型的简化19
- 2.1.2 几何模型的建立19-20
- 2.2 网格划分与边界条件20-22
- 2.2.1 网格划分20-21
- 2.2.2 边界条件与初始条件21-22
- 2.3 不同入口风速滤筒除尘器流场分布22-31
- 2.3.1 单个滤筒的流场分布22-27
- 2.3.2 三个滤筒的流场分布27-31
- 2.4 不同锥体高度的流场分布31-34
- 2.5 不同锥顶半径的流场分布34-37
- 2.6 本章小结37-39
- 第三章 新型滤筒除尘器清灰性能研究39-55
- 3.1 模型建立39-40
- 3.1.1 几何模型的简化39
- 3.1.2 几何模型的建立39-40
- 3.2 网格划分与边界条件40-41
- 3.2.1 网格划分40
- 3.2.2 边界条件与初始条件40-41
- 3.3 不同脉冲宽度的清灰性能研究41-45
- 3.4 不同喷吹距离新型滤筒清灰性能研究45-47
- 3.5 不同锥体高度新型滤筒清灰性能研究47-50
- 3.6 不同锥顶半径滤筒清灰性能研究50-53
- 3.7 本章小结53-55
- 第四章 基于响应曲面法新型滤筒除尘器的优化55-65
- 4.1 响应曲面设计55-58
- 4.1.1 响应曲面法55-56
- 4.1.2 响应曲面设计的分类56-58
- 4.1.2.1 中心复合设计（CCD）56-57
- 4.1.2.2 Box-Behnken设计（BBD）57-58
- 4.1.3 设计、分析软件Minitab简介58
- 4.2 模型的建立58-60
- 4.2.1 几何模型的建立58-59
- 4.2.2 因素与响应59-60
- 4.3 计算结果与分析60-64
- 4.3.1 模型的方差分析60-62
- 4.3.2 锥体结构和运行条件对清灰效果的影响62-63
- 4.3.3 优化预测结果63-64
- 4.4 本章小结64-65
- 第五章 结论与展望65-67
- 5.1 结论65-66
- 5.2 展望66-67
- 参考文献67-72
- 攻读硕士期间主要成果72-73
- 致谢73
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，本文编号：937571
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