1、.旋風(fēng)除塵器性能的模擬計(jì)算一、下圖為旋風(fēng)除塵器幾何形狀及尺寸，如圖1 所示，圖中 D、L及入口截面的長(zhǎng)寬比在數(shù)值模擬中將進(jìn)行變化與調(diào)整，其余參數(shù)保持不變。圖 1 旋風(fēng)分離器幾何形狀及尺寸（正視圖）.旋風(fēng)分離器的空間視圖如圖2 所示。圖 2 旋風(fēng)分離器空間視圖二、旋風(fēng)分離器數(shù)值仿真中的網(wǎng)格劃分仿真計(jì)算時(shí)， 首先對(duì)旋風(fēng)除塵器進(jìn)行網(wǎng)格劃分處理，計(jì)算網(wǎng)格采用非結(jié)構(gòu)化正交網(wǎng)格，如圖3 所示。圖 3 數(shù)值仿真時(shí)旋風(fēng)分離器的網(wǎng)格劃分（空間）.圖 4 為從空間不同角度所觀測(cè)到的旋風(fēng)分離器空間網(wǎng)格。圖 4 旋風(fēng)分離器空間網(wǎng)格空間視圖本數(shù)值仿真生成的非結(jié)構(gòu)化空間網(wǎng)格數(shù)大約為125 萬(wàn)，當(dāng)幾何尺寸（如 D、L 及長(zhǎng)

2、寬比）改變時(shí)，網(wǎng)格數(shù)會(huì)略有變化。三、對(duì)旋風(fēng)分離器的數(shù)值模擬仿真采用混合模型，應(yīng)用Eulerian（歐拉）模型，歐拉方法，對(duì)每種工況條件下進(jìn)行旋風(fēng)分離器流場(chǎng)與濃度場(chǎng)的計(jì)算，計(jì)算殘差 10-5，每種工況迭代約 50000 步，采用惠普工作站計(jì)算， CPU 耗時(shí)約 12h。以下是計(jì)算結(jié)果的后處理顯示結(jié)果。 由于計(jì)算算例較多， 此處僅列出了兩種工況條件下的計(jì)算后處理結(jié)果。圖 5 是 L=1.3m，D=1.05m 入口長(zhǎng)寬比 1:3，入口速度 10m/s 時(shí)，在 y=0 截面（旋風(fēng)分離器中心截面）上粒徑為 88 微米煙塵的體積百分?jǐn)?shù)含量分布圖。 可以明顯看出由于旋風(fēng)除塵器的離心作用， 灰塵被甩到外壁附近

3、， 而在靠近中心排煙筒下方筒壁四周， 煙塵的體積濃度最大。.粒徑 88 微米煙塵的空間濃度分布(空間 )粒徑 88 微米煙塵的濃度分布( 旋風(fēng)分離器中心截面).粒徑 200 微米煙塵的空間濃度分布(空間 )粒徑 200 微米煙塵的濃度分布(旋風(fēng)分離器中心截面)圖 5L=1.3m 、 D=1.05m 、長(zhǎng)寬比1:3，入口速度10m/s 時(shí)煙塵空間分布.粒徑 88 微米煙塵的空間濃度分布(空間 )粒徑 88 微米煙塵的濃度分布( 旋風(fēng)分離器中心截面).粒徑 200 微米煙塵的空間濃度分布(空間 )粒徑 200 微米煙塵的濃度分布(旋風(fēng)分離器中心截面)圖 6L=2.3m 、D=1.5m 、長(zhǎng)寬比1:

4、1，入口速度15m/s 時(shí)煙塵空間分布.四、計(jì)算結(jié)果計(jì)算中，首先確定幾何尺寸L，按照給定的兩種煙塵顆粒，分別對(duì) L=2.3m、L=1.8m、L=1.3m、L=0.8m 四種情況進(jìn)行對(duì)比計(jì)算，對(duì)比計(jì)算結(jié)果為 L=2.3m、L=1.3m 時(shí)除塵效率較高。隨后的計(jì)算將采用此兩種尺寸繼續(xù)進(jìn)行。a) 采用 L=2.3m，分別計(jì)算入口速度 V=15m/s、V=14m/s、V=13m/s、V=12m/s、V=11m/s 五種情況，經(jīng)比較 V=15m/s 除塵效率最高。b) 當(dāng)旋風(fēng)分離器進(jìn)口速度為 V=15m/s，改變旋風(fēng)分離除塵器的出口直徑 D，進(jìn)行對(duì)比計(jì)算。旋風(fēng)分離器直徑分別為 D=1.05m、D=1.2

5、m、D=1.35m、D=1. 5m，經(jīng)比較計(jì)算 D=1.05m 時(shí)，旋風(fēng)分離器分離效果最佳。c) 當(dāng)旋風(fēng)分離器進(jìn)口速度 V=15m/s、D=1.05m 時(shí)，改變旋風(fēng)除塵器入口寬高比例進(jìn)行對(duì)比計(jì)算， 所選用的三個(gè)比例為 1：3，3：1 和 1：1 。選擇寬高比例時(shí)，滿足入口截面積不變。經(jīng)對(duì)比計(jì)算，當(dāng)寬高比為1：3 時(shí)旋風(fēng)分離器分離效果最佳。這表明豎高型旋風(fēng)分離器入口有利于旋風(fēng)分離器的除塵。通過(guò)旋風(fēng)除塵器的分離效率對(duì)比計(jì)算，可以清楚的看到，對(duì)于L=2.3m、L1.3m、出口直徑 D=1.05m、入口寬：高為 1：3、入口速度為 V=15m/s，更有利于煙氣除塵，詳細(xì)計(jì)算結(jié)果如附表所示。.旋風(fēng)除塵器

6、性能對(duì)照表尺寸速度d_200 入口d_200 出口d_200 效率d_88 入口d_88 出口d_88 效率附加說(shuō)明經(jīng)過(guò)對(duì)比 L2.3 、L1.8 、L1.3 、L0.8 的計(jì)算結(jié)果， L2.3和 L1.3 效果較好，故以下就此兩種尺寸展開(kāi)計(jì)算L2.3_D1.35_1:111.00.011.79E-0599.82%0.012.88E-0371.17%選速度12.00.011.90E-0599.81%0.012.68E-0373.17%13.00.011.77E-0599.82%0.012.47E-0375.31%14.00.011.95E-0599.81%0.012.33E-0376.71%1

7、5.00.011.98E-0599.80%0.010.002182778.17%優(yōu)根據(jù)上面模擬仿真結(jié)果速度為15m/s 效率最高，故下面計(jì)算采用此速度進(jìn)行對(duì)比計(jì)算L1.3_D1.05_1:115.00.018.95E-0799.99%0.010.001410485.90%優(yōu)L1.3_D1.2_1:115.00.013.16E-07100.00%0.011.60E-0383.99%L1.3_D1.35_1:115.00.013.64E-0699.96%0.010.002474875.25%L1.3_D1.5_1:115.00.015.19E-0599.48%0.010.003795462.05%

8、選直徑L2.3_D1.05_1:115.00.016.32E-08100.00%0.010.001083489.17%優(yōu)L2.3_D1.2_1:115.00.012.92E-07100.00%0.010.0014785.30%L2.3_D1.35_1:115.00.015.03E-0699.95%0.010.002425875.74%L2.3_D1.5_1:115.00.010.001999780.00%0.010.006944330.56%根據(jù)上面模擬仿真結(jié)果出口直徑D 為 1.05m 除塵效率最高，故下面計(jì)算采用此直徑進(jìn)行對(duì)比計(jì)算L2.3_D1.05_1:315.00.011.87E-09

9、100.00%0.010.000598494.02%優(yōu)L2.3_D1.05_3:115.00.011.07E-0699.99%0.010.00149185.09%L2.3_D1.05_1:115.00.016.32E-08100.00%0.010.001083489.17%選入口比例L1.3_D1.05_1:315.00.017.63E-10100.00%0.010.000351796.48%優(yōu)L1.3_D1.05_3:115.00.011.30E-07100.00%0.010.000685593.15%L1.3_D1.05_1:115.00.018.95E-0799.99%0.010.001

10、410485.90%.五、旋風(fēng)分離器內(nèi)部空氣流動(dòng)跡線圖如下圖所示。.尺寸速度d_200 入口d_200 出口d_200 效率d_88 入口d_88 出口d_88 效率附加說(shuō)明經(jīng)過(guò)對(duì)比 L2.3 、L1.8 、L1.3 、L0.8 的計(jì)算結(jié)果， L2.3和 L1.3 效果較好，故以下就此兩種尺寸展開(kāi)計(jì)算L2.3_D1.35_1:111.00.011.79E-0599.82%0.012.88E-0371.17%選速12.00.011.90E-0599.81%0.012.68E-0373.17%13.00.011.77E-0599.82%0.012.47E-0375.31%度14.00.011.95

11、E-0599.81%0.012.33E-0376.71%15.00.011.98E-0599.80%0.010.002182778.17%優(yōu)根據(jù)上面模擬仿真結(jié)果速度為15m/s 效率最高，故下面計(jì)算采用此速度進(jìn)行對(duì)比計(jì)算L1.3_D1.05_1:115.00.018.95E-0799.99%0.010.001410485.90%優(yōu)L1.3_D1.2_1:115.00.013.16E-07100.00%0.011.60E-0383.99%L1.3_D1.35_1:115.00.013.64E-0699.96%0.010.002474875.25%L1.3_D1.5_1:115.00.015.19

12、E-0599.48%0.010.003795462.05%選直徑L2.3_D1.05_1:115.00.016.32E-08100.00%0.010.001083489.17%優(yōu)L2.3_D1.2_1:115.00.012.92E-07100.00%0.010.0014785.30%L2.3_D1.35_1:115.00.015.03E-0699.95%0.010.002425875.74%L2.3_D1.5_1:115.00.010.001999780.00%0.010.006944330.56%根據(jù)上面模擬仿真結(jié)果出口直徑D為 1.05m 除塵效率最高，故下面計(jì)算采用此直徑進(jìn)行對(duì)比計(jì)算L2.3_D1.05_1:315.00.011.87E-09100.00%0.010.000598494.02%優(yōu)L2.3_D1.05_3:115.00.011.07E-0699.99%0.010.00149185.09%L2.3_D1.05_1:115.00.016.32E-08100.