CN114580229A - 袋式除尘器进气结构的设计方法和袋式除尘器进气结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了袋式除尘器进气结构优化设计方法，包括以下步骤：基于实际大袋式除尘设备，使用CAD软件建立几何模型；对袋式除尘器的进气口进行变梯度的结构设计；运用HyperMesh软件建立有限元分析模型。在商业CFD软件Ansys Fluent进行装置内部流动状态的数值模拟计算，分析袋式除尘器装置内部的气体流动的均匀性等问题；经过对比分析仿真结果，获得气体流动均匀较好的袋式除尘器方孔进气梯度结构。本发明还提供了袋式除尘器进气结构。
Description
技术领域
本发明涉及除尘器，尤其涉及袋式除尘器。
背景技术
布袋式除尘器是常用的除尘设备，包括一个密闭式壳体、设置在壳体内的滤袋、与壳体连通的灰斗等部件，其工作原理是含尘气体从壳体上的烟气进口进入壳体后，首先进入灰斗，一部分较粗尘粒和凝聚的尘团，由于惯性作用直接落下，起到预收尘的作用。进入灰斗的气流再折转向上涌入壳体内部，当通过滤袋时，粉尘被阻留在滤袋的外表面。净化后的气体进入滤袋上部的由壳体内壁组成的清洁室，然后汇集到壳体的烟气出口排出。
因此，袋式除尘器的进气口是一个非常重要的部件，如何能够提高进气口的效率是设计进气口结构中的重要问题。
发明内容
本发明所要解决的主要技术问题是提供袋式除尘器进气结构的优化设计方法，通过软件模拟的方式进行优化设计。
为了解决上述的技术问题，本发明提供了袋式除尘器进气结构的优化设计方法，包括如下步骤：
1)使用建模UG软件构建袋式除尘器三维片体模型，所述三维片体模型包括进气口，进气栅板，灰斗，滤袋，花板，催化层和出风口；
2)对袋式除尘器的进气栅板进行变梯度结构设计：
21)将进气结构设计为方孔通道和圆孔通道两种进气结构，进气结构的进气口直径为700mm的通孔；
22)然后分别建立方孔进气口以10*10矩阵均匀分布的进气结构的袋式除尘器几何模型、方孔进气口从下往上数量递减的梯度分布的进气结构的袋式除尘器几何模型、圆孔进气口以10*10矩阵均匀分布的进气结构的袋式除尘器几何模型，以及圆孔进气口从下往上数量递减的梯度分布的进气结构的袋式除尘器几何模型；
3)将建立好的四种袋式除尘器几何模型导入有限元前处理软件 HyperMesh，在HyperMesh中进行迹线处理、三角形二维网格划分和四面体流体网格划分，得到四种袋式除尘的有限元分析模型；
4)用Ansys Fluent软件分别对四种袋式除尘的有限元分析模型进行赋予材料参数和施加边界条件；运用k-εrealizable湍流模型描述气流在除尘器内部的湍流流动,滤袋设置为多孔跳跃边界，入口为速度入口，出口为压力出口，壁面为无滑移壁面边界条件；
5)用压力—速度耦合的SIMPLE算法求解耦合的连续方程和动量方程，方程各项的离散方式保持软件的默认缺省设置；并对四种袋式除尘的有限元分析模型进行内部流场分析计算，获得颗粒流动迹线图，速度分布云图和压力分布云图；
6)通过袋式除尘的有限元分析模型内部区域的迹线图进行气流迹线分析，观察流体在区域内各部位的流动状态和轨迹，对比不同结构袋式除尘的有限元分析模型的数值模拟结果，选出气流分布均匀性较好的袋式除尘器进气结构。
本发明还提供了袋式除尘器进气结构，所述进气结构为方孔梯度分布的袋式除尘器进气结构。
本发明还提供了袋式除尘器进气结构，进气栅板的孔隙率为50％。
相较于现有技术，本发明的技术方案具备以下有益效果：
本发明提供了袋式除尘器进气结构的优化设计方法，利用软件模拟的方式即可以对袋式除尘器的进气进行变孔隙率的模拟，从而找到最佳孔隙率。
附图说明
图1为本发明优选实施例的流程图；
图2所示为进气口以10*10矩阵均匀分布，进气通道为方孔进气结构，滤袋为750根的袋式除尘器数值模拟结果；图(a)-(c)分别为袋式除尘器的颗粒流动迹线图，速度分布云图和压力分布云图；
图3所示为方孔进气口从下往上数量递减的梯度分布的进气结构，进气通道为方孔进气结构，滤袋为750根的袋式除尘器数值模拟结果；图(d)-(f)分别为袋式除尘器的颗粒流动迹线图，速度分布云图和压力分布云图；
图4所示为进气口以10*10矩阵均匀分布，进气通道为圆孔进气结构，滤袋为750根的袋式除尘器数值模拟结果；图(g)-(i)分别为袋式除尘器的颗粒流动迹线图，速度分布云图和压力分布云图。
图5所示为圆孔进气口从下往上数量递减的梯度分布的进气结构，进气通道为圆孔进气结构，滤袋为750根的袋式除尘器数值模拟结果；图(j)-(l)分别为袋式除尘器的颗粒流动迹线图，速度分布云图和压力分布云图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶 /底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是壁挂连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参考图1-图5，本实施例提供了袋式除尘器进气结构的优化设计方法，包括如下步骤：
1)使用建模UG软件构建袋式除尘器三维片体模型，所述三维片体模型包括进气口，进气栅板，灰斗，滤袋，花板，催化层和出风口；
2)对袋式除尘器的进气栅板进行变梯度结构设计：
21)将进气结构设计为方孔通道和圆孔通道两种进气结构，进气结构的进气口直径为700mm的通孔；
22)然后分别建立方孔进气口以10*10矩阵均匀分布的进气结构的袋式除尘器几何模型、方孔进气口从下往上数量递减的梯度分布的进气结构的袋式除尘器几何模型、圆孔进气口以10*10矩阵均匀分布的进气结构的袋式除尘器几何模型，以及圆孔进气口从下往上数量递减的梯度分布的进气结构的袋式除尘器几何模型；
3)将建立好的四种袋式除尘器几何模型导入有限元前处理软件 HyperMesh，在HyperMesh中进行迹线处理、三角形二维网格划分和四面体流体网格划分，得到四种袋式除尘的有限元分析模型；
4)用Ansys Fluent软件分别对四种袋式除尘的有限元分析模型进行赋予材料参数和施加边界条件；运用k-εrealizable湍流模型描述气流在除尘器内部的湍流流动,滤袋设置为多孔跳跃边界，入口为速度入口，出口为压力出口，壁面为无滑移壁面边界条件；
5)用压力—速度耦合的SIMPLE算法求解耦合的连续方程和动量方程，方程各项的离散方式保持软件的默认缺省设置；并对四种袋式除尘的有限元分析模型进行内部流场分析计算，获得颗粒流动迹线图，速度分布云图和压力分布云图；
6)通过袋式除尘的有限元分析模型内部区域的迹线图进行气流迹线分析，观察流体在区域内各部位的流动状态和轨迹，对比不同结构袋式除尘的有限元分析模型的数值模拟结果，选出气流分布均匀性较好的袋式除尘器进气结构。其中气流分布均匀性较好的袋式除尘器进气结构为方孔梯度分布的袋式除尘器进气结构，其气流在大部分地方呈现均匀分布，装置内部的流动更加趋于稳定。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均属于侵犯本发明保护范围的行为。
Claims (2)
1.袋式除尘器进气结构的优化设计方法，其特征在于包括如下步骤：
1)使用建模UG软件构建袋式除尘器三维片体模型，所述三维片体模型包括进气口，进气栅板，灰斗，滤袋，花板，催化层和出风口；
2)对袋式除尘器的进气栅板进行变梯度结构设计：
21)将进气结构设计为方孔通道和圆孔通道两种进气结构，进气结构的进气口直径为700mm的通孔；
22)然后分别建立方孔进气口以10*10矩阵均匀分布的进气结构的袋式除尘器几何模型、方孔进气口从下往上数量递减的梯度分布的进气结构的袋式除尘器几何模型、圆孔进气口以10*10矩阵均匀分布的进气结构的袋式除尘器几何模型，以及圆孔进气口从下往上数量递减的梯度分布的进气结构的袋式除尘器几何模型；
3)将建立好的四种袋式除尘器几何模型导入有限元前处理软件HyperMesh，在HyperMesh中进行迹线处理、三角形二维网格划分和四面体流体网格划分，得到四种袋式除尘的有限元分析模型；
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2.袋式除尘器进气结构，其特征在于：所述进气结构为方孔梯度分布的袋式除尘器进气结构。
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