陶瓷过滤器流场分析与结构优化

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在化工、石油、电力等行业中,常产生高温含尘气体。由于不同工艺需要或回收能量抑或达到环保排放标准,都需对这些高温含尘气体进行除尘。因此,高温条件下气固分离技术在工程中属于有较高难度且亟需开发的课题,是国内外一项高新技术。在高温高压条件下清除含尘气体中的微细尘粒,有效的方法是使用陶瓷过滤器,除尘效率高达99.9%,陶瓷过滤器是最具发展潜力的气固分离装置,在高温气体净化领域有着广阔的应用前景。根据研究内容,测量了陶瓷滤芯的初始压降,进行了同一含尘浓度下不同过滤速度、同一过滤流量不同含尘浓度时的过滤压降试验,结果表明粉尘层厚大大减小了滤芯的渗透系数,较小的过滤速度增加了过滤器稳定运行的时间。测量了反吹清灰时滤芯轴线方向上的压力分布,实验表明沿滤芯轴线方向从上到下反吹气体压力逐渐降低,反吹效果逐渐减弱。采用数值模拟软件对滤芯反吹清灰时的压力场、速度场等进行了数值模拟,模拟结果与实验测量基本吻合,滤芯的下半部分反吹气体的压力,速度均大幅度减小,对反吹效果不利。同时,反吹气体的能量损失大部分在引射器内,造成过多的能量损失,减弱了对滤芯的清灰效果。为优化反吹喷嘴的反吹效果,针对引射器的结构尺寸进行了多维度的模拟实验。为使模拟简化且有效,采用正交设计法指导数值模拟的进行。分别研究喷嘴的直径、收缩段长度,引射器的收缩段长度和直径、混合段长度和直径、扩压段长度和直径与喷嘴直管直径之比对引射器性能的影响。结果表明引射器结构尺寸与喷嘴直径之比有一个相对最优值。
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