顆粒層過(guò)濾器的實(shí)驗(yàn)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(huì)造成環(huán)境的嚴(yán)重污染，而且還會(huì)對(duì)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(guò)濾器特點(diǎn)是具有良好的耐高溫和耐高壓性能，過(guò)濾介質(zhì)不存在腐蝕問(wèn)題，對(duì)氣體和灰塵性質(zhì)不敏感，過(guò)濾效率較高。它存在的問(wèn)題是過(guò)濾風(fēng)速不能太高，在處理相同煙氣量時(shí)阻力大，

2、過(guò)濾面積也比袋式除塵器大，其對(duì)細(xì)微塵粒的除塵效率不高。 國(guó)內(nèi)外對(duì)顆粒層過(guò)濾除塵技術(shù)的研究均處于試驗(yàn)階段，其系統(tǒng)的理論研究和運(yùn)行實(shí)踐尚存在不足。針對(duì)以上問(wèn)題，本文首先搭建固定床顆粒層過(guò)濾除塵性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)臺(tái)，在常溫條件下從實(shí)驗(yàn)上分析各因素單獨(dú)變化時(shí)過(guò)濾效率的變化趨勢(shì)。在此基礎(chǔ)上，采用正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法對(duì)含塵過(guò)濾條件下進(jìn)行了過(guò)濾效率和過(guò)濾壓降的實(shí)驗(yàn)研究。分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，利用公式擬合和回歸的方法得出顆粒過(guò)濾層的過(guò)濾效率和壓力降與過(guò)濾速度、過(guò)

3、濾時(shí)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(wú)量綱多元關(guān)聯(lián)式。并與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、理論公式計(jì)算值進(jìn)行比較，結(jié)果證明在本實(shí)驗(yàn)條件范圍內(nèi)，該回歸式可以用來(lái)對(duì)過(guò)濾效率進(jìn)行預(yù)測(cè)，為過(guò)濾層性能優(yōu)化選擇提供參考。對(duì)含塵過(guò)濾效率進(jìn)行理論推導(dǎo)：以經(jīng)典過(guò)濾理論為基礎(chǔ)，結(jié)合含塵濾料過(guò)濾階段自身特點(diǎn)，建立數(shù)學(xué)模型，推導(dǎo)得出一套含塵顆粒層過(guò)濾效率計(jì)算式。該公式與經(jīng)典過(guò)濾效率公式對(duì)比，發(fā)現(xiàn)都和實(shí)驗(yàn)測(cè)量值誤差較大，需進(jìn)一步改進(jìn)。 為了優(yōu)化顆粒層過(guò)濾

4、器內(nèi)部流場(chǎng)，利用目前較流行的CFD模擬軟件FLUENT，通過(guò)DPM離散相模型進(jìn)行數(shù)值模擬來(lái)討論顆粒層過(guò)濾效率及總成壓降與其結(jié)構(gòu)參數(shù)、過(guò)濾特性參數(shù)的相關(guān)關(guān)系。在模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)測(cè)量值相吻合的基礎(chǔ)上，提出優(yōu)化顆粒層內(nèi)部流場(chǎng)的方法。最后引用顆粒層過(guò)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(píng)價(jià)指標(biāo)，使指標(biāo)值最高即代表過(guò)濾性能最佳。用MATLAB優(yōu)化工具包對(duì)指標(biāo)表達(dá)式進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，得出指標(biāo)值最高時(shí)對(duì)應(yīng)的過(guò)濾系統(tǒng)各參數(shù)的最優(yōu)值。 本文的