除塵設計氣流均布板的模擬方法研究和建議

張麗麗 張彥婷 張軍強 啜廣毅

摘要： 文章對除塵器內(nèi)氣流均布板的數(shù)值模擬方法進行研究，利用三種不同的模擬方法進行計算，對計算結(jié)果的準確性進行分析，研究“多孔跳躍”模型的應用條件，為今后的模擬提供計算依據(jù)。

關(guān)鍵詞： 數(shù)值模擬;氣流均布板;除塵器;多孔跳躍

中圖分類號： X701?? ?文獻標識碼： A?? ?文章編號： 1672-9129（2018）09-0065-01

Abstract： ?this paper studies the numerical simulation method of the uniform distribution plate of the air flow in the dust collector， uses three different simulation methods to calculate， analyzes the accuracy of the calculation results， and studies the application conditions of the "porous jump" model. It provides the basis for future simulation.

Key words： ??numerical simulation;Air flow uniform plate;Duster;Porous jump

引言：隨著CFD軟件的普及，除塵設備中越來越多的工程設計采用CFD商業(yè)軟件來進行氣流分布方案的模擬和設計[1]。

無論是電除塵器還是布袋除塵器，氣流分布直接影響除塵效率，因此，良好的氣流分布方案非常重要[2]。在模擬中，通常對實際尺寸的除塵器進行建模，為便于計算，對內(nèi)部裝置進行簡化，本文通過對氣流均布板的一種形式——孔板進行分析研究，得出不同模擬方法的計算結(jié)果的準確性存在較大差異。

1 氣流分布板簡介

氣流均布板很常見，形式多樣，目前孔板和格柵板居多。在通常的模擬中，為簡化計算，提高設計效率，一般將氣流均布板設置為“多空跳躍”[3]，但是這種假設是否合理？特別是同一面上具有不同開孔率的情況下。

以布袋除塵器為例，通常在進口煙箱（變徑）設置兩層氣流分布板（采用孔板），下圖為本次模擬的研究對象，第一層孔板的開孔率不一致，詳見圖2，第二層氣流均布板的開孔率為50%。

2 氣流分布板的模擬方式

采用三種模擬方式進行建模：

（1）原尺寸1：1建模

（2）保持孔隙率不變，為了便于計算采用2倍孔徑代替原開孔尺寸。

（2）孔板設置為多孔跳躍模型

以Z為觀察面，在布袋區(qū)上游，氣流經(jīng)過第一層、第二層氣流均布板后，進入布袋區(qū)。通常用Z面的速度分布作為氣流均布裝置是否合理的判據(jù)。

3 模擬結(jié)果分析

模擬結(jié)果如下：

由圖可見，在原尺寸建模的模擬結(jié)果顯示，底部風速略大，中間（布袋區(qū)）風速略低避免布袋破損，符合設計要求;二倍孔徑時，速度分布圖略有變形，中間的低速區(qū)縮小，底部的高風速區(qū)變大，但是整體趨勢與圖（1）是一致的;而當孔板設置為“多空跳躍”模型的時候，速度分布圖嚴重變形，中間的低速區(qū)轉(zhuǎn)變?yōu)楦咚賲^(qū)，而底部的高速區(qū)轉(zhuǎn)變?yōu)榈退賲^(qū)，影響了計算結(jié)果的準確性。

可以看出，當孔板具有不同開孔率的時候，如果計算機能力滿足，盡量避免設置為“多空跳躍”，采用原尺寸建模或者在保持開孔率的前提下放大孔徑以減少網(wǎng)格數(shù)量的方法，能夠保證數(shù)值模擬的準確度。因為，多空跳躍是通過設定阻力來實現(xiàn)對孔板的模擬，能夠計算出不同開孔率下不同阻力面對氣流方向的影響，卻不能模擬出孔（圓孔或其他形狀）對改變氣流運動狀態(tài)和運動軌跡的影響。對于不同開孔率的氣流均布板的模擬來說，模擬氣流的實際運動軌跡整個模擬過程中的關(guān)鍵。

4 結(jié)論

在氣流分布板的模擬中，同一斷面內(nèi)存在不同的開孔率時，在數(shù)值模擬時，為保證流場模擬的準確性，建議原尺寸建模;如果對計算的準確度要求不高，計算機運算能力有限，可以用“多孔跳躍”模型代替;同一斷面內(nèi)的開孔率一致時，為提高計算效率，氣流均布板可以簡化為“多孔跳躍”模型進行計算。

參考文獻：

[1]溫祖文， 田蒙奎. 無機陶瓷膜除塵器內(nèi)部流場的數(shù)值模擬[J]. 環(huán)境科學與技術(shù)， 2018， 3（41）： 193-197.

[2]楊燕珍， 溫發(fā)林. 袋式除塵器流場氣流均勻性的數(shù)值模擬[J]. 裝備制造技術(shù)， 2013， 9： 17-18.

[3]王福軍.計算流體動力學分析-CFD軟件原理與應用[M].北京：清華大學出版社，2004.