顆粒層過濾器的實驗研究及性能模擬.pdf

1、在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中常產(chǎn)生含塵氣體其中大部分是高溫含塵氣體。這些氣體的直接排放不僅會造成環(huán)境的嚴(yán)重污染，而且還會對人體健康構(gòu)成嚴(yán)重的威脅，因此必須在排放前進(jìn)行處理。顆粒層除塵技術(shù)采用具有耐高溫、耐磨、耐腐蝕的固體顆粒進(jìn)行除塵，被認(rèn)為是最具發(fā)展前途的高溫除塵技術(shù)之一。 顆粒層過濾器特點是具有良好的耐高溫和耐高壓性能，過濾介質(zhì)不存在腐蝕問題，對氣體和灰塵性質(zhì)不敏感，過濾效率較高。它存在的問題是過濾風(fēng)速不能太高，在處理相同煙氣量時阻力大，

2、過濾面積也比袋式除塵器大，其對細(xì)微塵粒的除塵效率不高。 國內(nèi)外對顆粒層過濾除塵技術(shù)的研究均處于試驗階段，其系統(tǒng)的理論研究和運行實踐尚存在不足。針對以上問題，本文首先搭建固定床顆粒層過濾除塵性能測試實驗臺，在常溫條件下從實驗上分析各因素單獨變化時過濾效率的變化趨勢。在此基礎(chǔ)上，采用正交實驗設(shè)計方法對含塵過濾條件下進(jìn)行了過濾效率和過濾壓降的實驗研究。分析實驗數(shù)據(jù)，利用公式擬合和回歸的方法得出顆粒過濾層的過濾效率和壓力降與過濾速度、過

3、濾時間、顆粒層濾料平均粒徑、含塵氣體濃度和顆粒層厚度之間的無量綱多元關(guān)聯(lián)式。并與實驗數(shù)據(jù)、理論公式計算值進(jìn)行比較，結(jié)果證明在本實驗條件范圍內(nèi)，該回歸式可以用來對過濾效率進(jìn)行預(yù)測，為過濾層性能優(yōu)化選擇提供參考。對含塵過濾效率進(jìn)行理論推導(dǎo)：以經(jīng)典過濾理論為基礎(chǔ)，結(jié)合含塵濾料過濾階段自身特點，建立數(shù)學(xué)模型，推導(dǎo)得出一套含塵顆粒層過濾效率計算式。該公式與經(jīng)典過濾效率公式對比，發(fā)現(xiàn)都和實驗測量值誤差較大，需進(jìn)一步改進(jìn)。 為了優(yōu)化顆粒層過濾

4、器內(nèi)部流場，利用目前較流行的CFD模擬軟件FLUENT，通過DPM離散相模型進(jìn)行數(shù)值模擬來討論顆粒層過濾效率及總成壓降與其結(jié)構(gòu)參數(shù)、過濾特性參數(shù)的相關(guān)關(guān)系。在模擬結(jié)果與實驗測量值相吻合的基礎(chǔ)上，提出優(yōu)化顆粒層內(nèi)部流場的方法。最后引用顆粒層過濾總成的滲透率和壓降的聯(lián)合關(guān)系式作為其綜合性能評價指標(biāo)，使指標(biāo)值最高即代表過濾性能最佳。用MATLAB優(yōu)化工具包對指標(biāo)表達(dá)式進(jìn)行優(yōu)化計算，得出指標(biāo)值最高時對應(yīng)的過濾系統(tǒng)各參數(shù)的最優(yōu)值。 本文的