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内外筒式雙层結構濾袋的效能分析與結構優化

内外筒式雙层結構濾袋( 以下簡稱为雙袋) ,是 在普通濾袋内部增設一個較小的、倒置的内部濾袋, 從而形成了外袋外濾、内袋内濾的過濾形式,其結構 和過濾原理如圖 1 所示。雙袋獨特的向内延伸的結 構特點,可有效避免为增加濾袋過濾面積( 如增加 濾袋數量或增加濾袋長度) 導致除塵器本體尺寸增 大,帶来除塵器強度和剛度削弱或制造鋼材用量增 加的缺點。这種無需對除塵器整體設計框架進行較 大改动,隻需经過相關核算後的局部加強再更換这 種新型結構濾袋,即可實現處理能力提升的措施,較 适合現有袋式除塵器的設計優化和技術改造。同 時,雙袋的使用可使除塵器有更大的冗餘量以滿足 更寬的操作工況要求。

雙袋結構的雛形最早由 1974 年的美國专利提 出,其旨在充分利用除塵器内部空間,在不改變除塵 器總體結構的情況下,隻改變濾袋形式来提高除塵 器的過濾面積。1985 年我國研制了一種反吹風 式雙袋除塵器,其單位箱體容積内的過濾面積比 MC 型脈沖袋式除塵器增加了 60%,極大地提高了 经濟效益。2011 年美國专利展示了如何将雙袋 應用于脈沖袋式除塵器的方法,并指出雙袋在增加 除塵器過濾面積上的優勢。2013 年南昌大学應 用 CFD 技術對雙袋進行了研究,其所建雙袋模型較 普通單筒袋模型最大可提高 50%的處理量。 已有研究表明: 雙袋确有提高除塵器過濾面積 和處理量的技術潛力,但提高的處理量與增加的過濾面積存在何種關系,雙袋内部濾袋的過濾表現如 何,雙袋除塵器的處理能力如何計算以及最大限度 的發揮雙袋内部濾袋過濾作用的方法仍需研究。这 些問題的解決對于雙袋的選用及雙袋除塵器的結構 設計與優化至關重要。針對上述問題,本文對普通 袋和雙袋除塵器的過濾過程進行了數值模拟。 1 數值仿真模型的建立 1.1 幾何模型及網格劃分 幾何模型參考課課題組根據産品原型簡化建立 的物理模型。模型箱體截面为正方形,邊長 0.8 m, 上箱體高 1.5 m,中箱體高 6.5 m,灰鬥高 0.5 m。中 箱體内放置 9 個濾袋,濾袋橫縱間距分别为 0.23、 0.25 m排布方式如圖 2 所示。普通單筒濾袋選取常 用的直徑 0.16 m 長度为 6 m 的圓筒型濾袋。雙袋 以普通袋为外濾袋,不同高度、直徑的濾袋为内濾 袋。選取的内濾袋高度有 1、2、3、4、5 m,内濾袋直 徑有 0.04、0.06、0.08、0.1、0.12 m。運用 Gambit 軟件 對模型進行參數化建模可以實現模型的快速轉換, 出于計算精度和内存的考慮,劃分網格時,濾袋和大 部分中箱體劃六面體網格,其餘部分劃四面體網格, 各模型網格數量均在 100 萬左右。为方便陳述,以 Bag0命名普通袋除塵器模型,以 Bagi,j命名各雙袋除 塵器模型,其中 i 和 j 分别表示内濾袋的高度和直徑。


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