赵萍, 陈丽君, 李永奎[1]2007年在《矩形入口旋风除尘器结构尺寸优化设计》文中指出针对旋风除尘器结构尺寸传统设计方法存在的不足,以前人的理论及研究成果为基础,对设计方法加以改进和扩充。以VC++为工具,利用优化设计的思想改进了矩形入口旋风除尘器结构尺寸的设计,并通过实验验证了该优化设计方法的可靠性,为旋风除尘器的设计及其性能评估提供了一种省时、节能和有效的方法。
赵萍[2]2002年在《旋风除尘器结构尺寸优化设计的研究》文中研究表明国内、外现有的旋风除尘器结构尺寸设计方法有多种，归纳起来均为经验型和半经验型设计，前者没有数学模型作指导，后者数学模型不完善。基于目前情况，本文以Leith半经验设计法为基础，对其进行改进和完善，用数学规划理论进行旋风除尘器结构尺寸的优化设计。对优化设计变量、目标函数、约束条件、旋风除尘器性能建立一体化的优化设计数学模型，以计算机为工具，用VisualC++编制程序，求解此数学模型，得出符合设计要求的旋风除尘器优化结构尺寸。并从理论和实验两方面进行了验证。
黎敏[3]2007年在《生产车间SBS粉尘污染控制技术研究》文中认为随着科学技术的发展,人工合成高分子化合物材料不断涌现,与此同时,在这些材料的生产、加工过程中出现了大量的新型有机粉尘,SBS粉尘就是其中之一。了解SBS粉尘的基本特性,分析其在生产过程中的各种“尘化”因素等对控制、治理SBS粉尘有重要意义。本研究首先通过深入实际生产现场,了解SBS生产工艺流程,从生产工艺、生产设备和生产环境等因素全面分析粉尘产生的主要原因,提出了控制SBS粉尘的一系列、多层次的综合治理方案。其次,对生产现场的SBS粉尘浓度进行了检测,在实验室对粉尘样本进行了详细地分析,得出了SBS粉尘的一些基本特性。SBS粉尘具有粒径较大、密度小、形状不规则(絮状)和粘附性等特点,采用旋风除尘技术进行除尘应该是治理其污染的正确途径。第叁,通过全面分析,发现旋风除尘器效率不高是导致生产现场SBS粉尘污染的主要原因,对旋风除尘器结构尺寸进行优化设计是治理SBS粉尘的关键环节。目前,国内外现有的旋风除尘器结构尺寸设计方法有多种,归纳起来均为经验和半经验型设计,前者没有数字模型作指导,后者数学模型不完善。基于目前情况,本文以Leith半经验设计法为基础,对其进行改进和完善,用数学规划理论进行旋风除尘器结构尺寸的优化设计,对优化设计变量、目标函数、约束条件、旋风除尘器性能建立一体化的优化设计数学模型,以计算机为工具,用Visual C++编制程序,求解此数学模型,得出了符合设计要求的旋风除尘器优化结构尺寸。最后,通过对巴陵石化合成橡胶厂SBS车间粉尘控制进行优化设计的实例应用,验证了优化设计的可靠性。
李强[4]2008年在《旋风除尘器优化设计及分离特性研究》文中认为旋风除尘器作为一种重要的气固分离设备,因其结构简单、设备紧凑、制造容易、成本相对较低等优点,被广泛应用于矿山、化工、能源、环保、冶金、建材等众多工业领域。然而往往因其结构设计不当,尺寸匹配不合理等因素限制了除尘效率的提高,并且能耗很大。当前,随着国民经济的不断增长及“节能减排”战略的适时提出,在工业生产中,迫切需要研制高效率低能耗的新型旋风除尘器。为此,本文针对旋风除尘器传统设计方法不够完善,通用性差及其内部叁维流场规律认识不全面等问题,采用优化设计和数值模拟相结合的研究方法,首先基于经典的Leith-Licht边界层分离理论,建立了旋风除尘器优化设计数学模型,并借助MATLAB工具得出了设计工况下的结构尺寸;然后以优化出的旋风除尘器为研究对象,通过商业软件FLUENT,采用基于各向异性的RSM雷诺应力模型、QUICK差分格式、PRESTO压力插补格式和SIMPLEC算法对其内部气相流场进行了数值模拟,成功地模拟出旋风除尘器内部的双层旋流结构,并获得了较理想的速度—压力场预报结果;接着在气相流场模拟的基础上,利用相间耦合的DPM离散相模型对旋风除尘器内部的固相颗粒进行了数值模拟研究,考察分析了不同情况下的颗粒运动轨迹及不同入口颗粒浓度、不同排气管插入深度、不同排气管直径、不同排灰口直径和不同直管长度等操作与结构参数对分离性能的影响;最后,基于上述的数值模拟结果,有效地预测了优化型旋风除尘器结构尺寸匹配的合理性及提出的优化设计方法的可行性,从而为今后旋风除尘器的研制提供了一种通用的设计方法。本文在旋风除尘器优化设计和内部流场数值模拟等方面取得的研究成果,不但能更好地反映操作参数、结构参数对其分离性能的影响,又能为进一步优化旋风除尘器的结构提供有意义的参考。因此本文的研究无论是在工程应用,还是在理论研究方面上都具有十分重要的价值。
吕伟永[5]2017年在《新型卧置环流旋风除尘器内流场的数值模拟及结构优化》文中指出为了提高含尘气体的处理效果,尤其对小颗粒的分离效果,本文在旋风除尘器研究的基础上,提出了一种新型卧置环流旋风除尘器。该除尘器保留了旋风除尘器结构简单、适用范围广等优点,通过改变结构设计解决了短路流、二次扬尘等问题,有效提高了该除尘器的各方面性能。本文通过结构设计、数值模拟和正交试验法对卧置环流旋风除尘器进行了研究,主要工作如下:对卧置环流旋风除尘器的结构和尺寸进行了设计,得到了初步的几何模型,其中导流筒的设计使之流场更加稳定,降低了流场的湍动性。通过合理假设对模型简化,采用ANSYS Fluent提供的雷诺应力模型(RSM)对卧置环流旋风除尘器内的流场进行了数值模拟研究。在给定入口流速22 m/s的条件下主要分析了速度场和压力场的分布,结果表明:切向速度占据了整体流速的绝大部分,有利于除尘器提高分离效果,轴向速度偏小,但在内外旋流的运动中起到很大作用,径向速度最小,局部位置出现较大值,在导流筒的作用下,降低了其对流场的影响。由于卧式结构较好的对称性,速度和压力分布都表现出良好的对称性,流场稳定性更强。而压力分布在主筒体轴线附近最低,部分区域为负压,沿半径方向增大,在靠近筒壁处达到最大,蜗壳式进气管和狭长的排灰管处压力变化较大,是造成压降的主要原因。在气相流场的研究基础上,采用离散相模型(DPM)对颗粒相运动轨迹进行跟踪研究,结果表明该除尘器对1~5μm的小颗粒分离效率可以达到90%以上,相比于传统旋风除尘器来说有了很大的提高。通过正交实验法与数值模拟技术的结合,以2μm颗粒分级分离效率和压降为评价指标,对该除尘器进气口尺寸A、排灰口尺寸B、排气管直径C、分尘管间距D、导流筒直径E和导流筒长度F六个结构因素的影响进行了研究,结果表明采用综合平衡法得到的卧置环流旋风除尘器的优化结构A3B5C3D4E3F2组合对2μm颗粒的分级分离效率可以达到97.01%,而压降也只有1386 Pa,能够有效处理小颗粒含尘气体的分离问题。
吴颖[6]2005年在《两级除尘系统的尺寸优化及机电一体化实现》文中认为针对锅炉车间、化工厂、火力发电厂等场所现有除尘设备效率低、结构笨重、电气化水平低等问题,本文研究了一种高效、方便、机电仪一体化的两级除尘系统。在其一级旋风除尘器的尺寸设计中采用MATLAB的优化工具箱进行优化,经过试验证明,新设计的旋风除尘器为低阻高效除尘器,并且结构紧凑体积小;在二级文氏管除尘器中,根据其节流特性,结合流体力学原理,建立起流量检测的数学模型,据此引入与之配合的传感器和单片机系统,实现了流量的动态显示,为除尘设备机电仪一体化的研究奠定了基础。
吴秀华[7]2016年在《新型旋风—布袋一体式除尘器的数值模拟及应用研究》文中指出随着环保要求越来越高,除尘标准已越来越严。而现有除尘工艺中用到的旋风除尘器和布袋除尘器,分别由于小颗粒除尘效率不高和滤袋使用寿命短的缺点,在武钢硅钢二分厂车间除尘应用中受到了极大的限制,为此本文提出一种新型旋风——布袋一体式除尘器(简称新型除尘器)。国内外学者对旋风除尘器与布袋除尘器做了大量研究,而对新型除尘器鲜有报道。新型除尘器结合了旋流与过滤两种特性,兼具旋风除尘器与布袋除尘器的优点,同时又避免两者的缺点,能够有效提高除尘效率,且能增加滤袋的使用时间。论文首先通过对武钢硅钢二分厂车间粉尘的物理特性进行实验分析,为除尘器优化设计奠定基础。其次,借助CFD软件并选用合适的RNG k-ε湍流模型和颗粒轨道模型,对旋风除尘器进行数值模拟研究,结果表明,旋风除尘器能高效脱除大颗粒粉尘,但对于粒径小于8um的颗粒,除尘效果不佳。最后,在此基础上,对新型除尘器进行数值模拟研究,结果显示:(1)新型除尘器内部保留了旋流特性,但由于内部安装了布袋,排气管底部“喉口节流”效应、椎体底部“摆尾”现象以及径向粉尘的“返混”现象明显得以改善;(2)8um粒径以上的粉尘颗粒几乎全部脱除,对于2um的细小颗粒,除尘效率高达95%。综上可知,新型除尘器相比旋风除尘器除尘效率大大提高。
阚龙飞[8]2016年在《一体式脱硫、氮电旋风除尘器的研究与仿真》文中进行了进一步梳理近年来,我国大气环境面临着严峻的形式,人们对空气质量的要求越来越来越高,特别是我国的一些大中型城市经常爆发雾霾、酸雨等非正常自然灾害。这严重影响到人们的日常生活。欲改善当下的环境状况,首先从减排开始,国家对颗粒物、硫氧化物、氮氧化物制定了更为严格的排放标准。要达到排放标准,就需要高性能的脱硫、脱氮、除尘设备。而如今多功能复合式一体化设备已经成为我国环保领域的一大研究热点,本文针对一体式脱硫脱氮除尘系统展开研究。本文首先对除尘机理、脱硫脱氮反应机理进行分析研究,确定利用电旋风除尘器与电晕等离子体-氨法脱硫脱氮相结合的方式,组成一体式脱硫脱氮除尘系统。随后对一体式系统的架构进行设计,给出系统的布置方案,并给出单元系统的工作流程。随后在传统旋风除尘器的基础上,对电旋风除尘器的各结构进行设计,给出结构尺寸;对电晕等离子体-氨法脱硫脱氮反应器的结构进行设计,给出电晕线的布置形式、反应器的结构尺寸等;在设计脱硫脱氮反映器的过程中,考虑到脉冲电晕等离子体技术需要在低温下进行,而水解尿素过程中需要预加热装置,提出了利用烟气余热预热尿素溶液的方案;对喷氨喷嘴结构进行设计,提出了一种喷嘴电晕极一体式的结构,有一定的创新性。利用Fluent软件对电旋风除尘器内的流场进行分析,对其中的颗粒进行追踪,以验证结构的合理性。
祝华腾[9]2018年在《基于全程导流的新型扩散式旋风除尘器开发》文中进行了进一步梳理现有研究表明旋风除尘器内二次涡的存在会对内外旋流产生扰动,引起流场的剧烈湍动,造成“上灰环”、“短路流”、“二次扬尘”和“颗粒夹带”等现象出现,影响超细颗粒的分离。本文采用建模软件Gambit进行扩散式旋风除尘器的叁维建模,利用流场模拟软件Fluent对除尘器内部流场进行数值模拟,研究除尘器内的流场特性与颗粒运动轨迹;针对除尘器流场内二次涡的不稳定运动情况,依据3种旋风除尘器流场模拟计算结果,利用扩散式旋风除尘器优点,构思了一种带扩散段并设置导流板、反射屏和稳流装置的新型除尘器,并进行数值模拟与流场分析;对除尘器的总分离效率、粒级分离效率与压降等指标进行了实验测定,具体工作包括:(1)考察了Stairmand型旋风除尘器、扩散式旋风除尘器和环流式旋风除尘器结构对二次涡的影响,模拟结果表明:环流式旋风除尘器的内部导流件有效降低了“上灰环”和“短路流”,筒体上部及排气管附近二次涡的速度、湍动强度和涡流尺度均降低;扩散式旋风除尘器的导流件对于降低“二次扬尘”、“颗粒夹带”效果显着,排尘口附近二次涡速度、湍动强度和涡流尺度均降低;旋风除尘器内合理的增设内部构件在一定程度上削弱了二次涡的影响,使流场更加稳定,有效缓解了常规旋风中存在的“上灰环”、“短路流”、“二次扬尘”和“颗粒夹带”的问题。(2)考察了增设导流板和稳流装置对扩散式旋风除尘器流场的影响。模拟结果表明:导流板避免了筒体顶部纵向涡流的产生,消除了上灰环,新型结构筒体顶部湍流强度由扩散式旋风除尘器的1.85%降低为1.42%;在锥体处,稳流装置缓解了能耗高、内旋流紊乱、灰斗返混等问题,且切向速度的对称性较好,与扩散式旋风除尘器相比,新型结构排尘口处最大湍流强度降低了38%左右。新型结构内不同截面处的静压差和湍流强度均显着降低,与扩散式旋风除尘器相比,新型结构静压差降低27%左右,最大湍流强度降低43%左右。考察了反射屏与内筒间距对除尘器的影响,对不同模型的切向速度、压降和湍流强度进行分析得出,反射屏与内筒之间的距离为0.75D时,旋风除尘器的性能最优。(3)引入离散型的DPM模型,考察了固体颗粒在扩散式旋风除尘器与新型扩散式旋风除尘器内的运动行为。模拟结果表明:超细颗粒所受到的离心力较小,在流体湍流运动影响下,运动轨迹具有较强的随机性。筒体处的导流板避免了固体颗粒在顶盖附近旋转,消除了上灰环的形成。在锥体处,由于增设稳流装置,固体颗粒在反射屏下的旋转圈数显着增加,使固体颗粒在旋风除尘器内具有充分的沉降时间。(4)通过实验考察了新型扩散式旋风除尘器的性能,结果表明:新型结构总分离效率在较宽的速度范围内都具有良好的稳定性,且总分离效率随着进口气速的增加逐渐增大。新型结构在进口气速为18m/s的条件下,对粒径为2?m的颗粒分级效率达到85%,对粒径为5?m的颗粒分级效率达到90%。当进口气速为19m/s时,总分离效率最高,可达92.1%。
刘伟冬[10]2017年在《旋风滤筒复合除尘器的结构设计与内部流场数值模拟分析》文中提出当前环境问题越来越严重,引发了公众的持续关注。近年来,许多大型火电厂、水泥厂、轮胎厂等污染企业大量排放粉尘及各种污染物,导致空气中污染物浓度过大,严重影响大气质量。因此,我国对大气污染污染物排放标准也越来越高,各大厂家逐渐加大对除尘器的研发和投入。旋风除尘器和滤筒除尘器作为目前使用比较广泛的两种除尘器,单一使用往往难以满足生产排放需要。旋风除尘器虽然具有结构简单,制造方便等优点,但对细微粉尘的除尘效果差强人意;滤筒除尘器除尘效率高,但普遍存在的糊袋问题严重影响了滤筒的使用寿命。虽然可以将多级除尘器并联使用达到除尘目的,但也存在设备占地面积大,造价高等问题。因此对旋风滤筒复合除尘器的研究具有一定的意义。通过借助Ansys、Fluent等模拟软件对复合除尘器内部复杂的气固两相流动进行模拟分析,探索影响复合除尘器除尘效率的因素,并对除尘器的结构进行优化设计。研究发现,旋风滤筒复合除尘器在气流分散均匀性以及上升气速方面存在较大缺陷,通过对复合除尘器结构的优化以及加装导流元件的形式,对上述问题有了较好的改善。
参考文献：
[1]. 矩形入口旋风除尘器结构尺寸优化设计[J]. 赵萍, 陈丽君, 李永奎. 农机化研究. 2007
[2]. 旋风除尘器结构尺寸优化设计的研究[D]. 赵萍. 辽宁工程技术大学. 2002
[3]. 生产车间SBS粉尘污染控制技术研究[D]. 黎敏. 中南大学. 2007
[4]. 旋风除尘器优化设计及分离特性研究[D]. 李强. 中南大学. 2008
[5]. 新型卧置环流旋风除尘器内流场的数值模拟及结构优化[D]. 吕伟永. 青岛科技大学. 2017
[6]. 两级除尘系统的尺寸优化及机电一体化实现[D]. 吴颖. 辽宁工程技术大学. 2005
[7]. 新型旋风—布袋一体式除尘器的数值模拟及应用研究[D]. 吴秀华. 华中科技大学. 2016
[8]. 一体式脱硫、氮电旋风除尘器的研究与仿真[D]. 阚龙飞. 上海工程技术大学. 2016
[9]. 基于全程导流的新型扩散式旋风除尘器开发[D]. 祝华腾. 青岛科技大学. 2018
[10]. 旋风滤筒复合除尘器的结构设计与内部流场数值模拟分析[D]. 刘伟冬. 青岛科技大学. 2017
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