摘 要:為了提高旋風(fēng)除塵器的分離效率,利用 R SM 湍流模型構(gòu)建三維旋風(fēng)除塵器模型,研究了相對(duì)端面比對(duì)旋風(fēng)除塵器主要性能的影響 。 數(shù)值模擬結(jié)果表明,隨著相對(duì)端面比的減小,總壓和切向速度隨之降低,顆粒的停留時(shí)間縮短,因而提高了分離效率,為旋風(fēng)除塵器的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供參考 。
[ 5 ] |
|
為輸運(yùn)方程,可寫(xiě)為 |
|
- - |
|
( ρ u' i u'j ) |
( 1 ) |
+ C ij = D ij - Pij + ij - εij |
|
t |
|
式中, ρ 為空氣的密度, kg /m 3 ; u' 下注 i , j , k 表示空
- -
間坐標(biāo); u' i 和 u' j 為顆粒在 x 方向的速度平均值和脈動(dòng)值, m /s ; C ij 和 D ij 分別為對(duì)流項(xiàng) 、 湍流擴(kuò)散項(xiàng); P ij 為剪應(yīng)力產(chǎn)生項(xiàng); ij 為壓力應(yīng)變項(xiàng); ε ij 為粘性耗散項(xiàng) 。 1 . 2 顆粒動(dòng)力場(chǎng)與顆粒本身的慣性力相比,顆粒在除塵器流場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)所受的浮力、壓力梯度力、附加質(zhì)量力以及重力等在量級(jí)上均很小,可忽略不計(jì)。因此,從牛頓_定律可以直接得出顆粒的運(yùn)動(dòng)方程:
m p |
du p |
= F C + F D |
( 2 ) |
|
|
dt |
|||
|
|
j |
j |
|
|
|
|
式中, m p 和 u p 分別為顆粒質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)速度, F C j 為顆粒之間 、 顆粒與壁面之間碰撞產(chǎn)生的力, F D j 為流
體粘性作用在顆粒上的拖拽力,可寫(xiě)為 |
|
|
||||||||||
|
|
|
d 2 |
|
|
|||||||
|
F D |
= |
πρ p |
C D ( ug - up ) | ug - up | |
( 3 ) |
|||||||
|
|
|
8 |
|
|
|||||||
|
|
j |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||
式中, C D 為氣體 - 顆粒阻力系數(shù), d p 為顆粒直徑, |
||||||||||||
u g ,up 分別為氣體和顆粒的速度。 |
|
|
||||||||||
2 |
數(shù)值模型與計(jì)算 |
|
|
|||||||||
2 . 1 |
幾何模型 |
|
|
|
所示, |
|||||||
|
本文選用的旋風(fēng)除塵器三維模型如圖 1 |
|
||||||||||
除塵器高度 H = 760 mm,直徑 D0 = 190 mm,其中矩 |
||||||||||||
形部分為進(jìn)氣管道,進(jìn)氣管道高度 a = 95 mm,寬度 |
||||||||||||
b = 38 mm ; 大的圓柱部分為主筒體,高度 h = 285 |
||||||||||||
mm ,下部梯形圓臺(tái)部分為錐形灰斗,直徑 D c = 72 . 5 |
||||||||||||
|
||||||||||||
mm ; 上部的小圓柱為出氣管道,直徑 D |
= 64 mm ,其 |
|||||||||||
|
|
|
|
e |
|
|
||||||
深入到主筒體內(nèi)部的高度 R = 95 mm,漏在外邊的 |
||||||||||||
高度 L = 55 mm。 |
|
|
2 . 2 |
網(wǎng)格劃分 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
||
|
|
采用六面體進(jìn)行網(wǎng)格劃分,分別選取 3 |
種網(wǎng)格 |
|||
|
|
|
|
|||
|
數(shù)來(lái)計(jì)算 1 μm |
顆粒的分離效率,計(jì)算結(jié)果如表 1 |
||||
|
|
|
||||
|
所示 。 可以看出,隨著網(wǎng)格數(shù)的遞增,分離效率相對(duì) |
|||||
|
|
|||||
|
誤差逐步減小 。 為了_計(jì)算精度,本文選用 93 |
|||||
|
|
|||||
216 個(gè)網(wǎng)格單元數(shù)進(jìn)行模擬計(jì)算 。 |
|
|||||
|
|
|||||
|
|
表 1 |
旋風(fēng)除塵器網(wǎng)格無(wú)關(guān)性驗(yàn)證 |
|
||
|
|
|
|
|
||
|
|
網(wǎng)格數(shù) |
分離效率 /% |
相對(duì)誤差 /% |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
78 765 |
59 . 88 |
- |
|
|
|
|
85 941 |
62 . 12 |
3 . 74 |
|
|
|
|
93 216 |
63 . 54 |
2 . 28 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 . 3 |
邊界條件 |
|
|
|
||
|
|
出口采用流動(dòng)出口,固體壁面 、 其他壁面分別采 |
||||
|
|
|
||||
|
用無(wú)滑移壁面和反射邊界,其他邊界條件設(shè)置見(jiàn)表 |
|||||
|
|
|||||
2 。 |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
||
|
|
|
表 2 邊界條件設(shè)置 |
|
||
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
邊界條件 |
設(shè)置 |
|
||
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
入口 |
|
速度入口 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
排灰口 |
|
捕集界面 |
|
|
|
|
排氣口 |
|
逃逸邊界 |
|
( 1) 旋風(fēng)除塵器內(nèi)部總壓沿半徑方向逐漸增大,其變化趨勢(shì)大于沿軸向的變化,隨著相對(duì)端面比
的減小,總壓不斷減小。
( 2) 旋風(fēng)除塵器內(nèi)部切速度基本呈軸對(duì)稱(chēng)分布,且隨著相對(duì)端面比的增大,切速度逐漸增大。
( 3) 隨著相對(duì)端面比逐漸減少,顆粒在旋風(fēng)除塵器中旋轉(zhuǎn)圈數(shù)逐漸減少,逗留時(shí)間逐漸減少,顆粒
更易被捕集。
( 4) 隨著相對(duì)端面比的增大,分離效率先急劇增大,而后逐漸減小,在相對(duì)端面比為 5 左右時(shí)分離效率達(dá)到_,這對(duì)旋風(fēng)除塵器的設(shè)計(jì)制造具有重要的指導(dǎo)意義。
冀 公網(wǎng)安備 13098102000341號(hào)