布袋除尘器的前烟道及喇叭口内气流均布板数值模拟

3数值模拟方案

3.1实施策略

布袋除尘器入口的流动分布决定了布袋除尘器的除尘效率，压降及运行可靠性等一系列运行性能，是袋式除尘器运行好坏的关键之一。通过增加导流板和多孔板的等措施来分配进入布袋除尘器的烟气流量，调整进入布袋除尘器入口流速分布是非常必要的。基于本项目的实际情况，流场数值模拟基本方法和假设如下[14-16]：

1.利用工程应用最多的k-ε模型来模拟流动过程中的湍流强度和耗散；

2.由于保温层的存在，烟气与外界的换热量较小，可以考虑使用绝热模型；

3.气流从烟道出口为均匀流动的状态；

4.气流出口为压力出口，压力值根据甲方提供的设计数据确定；

5.布袋除尘器的布袋部分可以使用多孔介质模型来模拟；

3.2数学模型

3.2.1连续性和动量方程

质量守恒方程又称连续性方程：

3.2.2湍流模型

在计算中拟使用标准k-ε模型，该模型假定流场完全是湍流，分子之间的粘性可以忽略。标准k-ε模型因而只对完全是湍流的流场有效。

3.2.3多孔介质条件

多孔介质的动量方程具有附加的动量源项。源项由两部分组成，一部分是粘性损失项（Darcy），另一个是内部损失项。通过多孔介质的层流流动中，压降和速度成比例，忽略对流加速以及扩散。在多孔介质中，介质中的湍流被这样处理：固体介质对湍流的生成和耗散速度没有影响。如果介质的渗透性足够大，而且介质的几何尺度和湍流涡的尺度没有相互作用。

4模拟结果

4.1网格划分

图4单元1网格划分

由于烟道及多孔板的结构的复杂性，本计算模型在烟道和喇叭口位置全部采用四面体网格，在除尘器部分采用六面体网格，其网格划分如图5所示。数值模型采用SIMPLE算法，模型采用二阶迎风格式，残差值的收敛标准均为10-5。

4.1速度分布

图5-图8为满负荷下，单元1中四个除尘器单元入口的速度分布。单元1共连接4个布袋除尘器，每个除尘器设置1个喇叭口。

图6除尘器单元2入口截面速度分布

图8除尘器单元4入口截面速度分布

从图可知：4个喇叭口入口的流场分布均呈现中间低、周围高的现象，流速最高点均位于喇叭口的四周。经数值模拟，4个喇叭口入口烟气流量占总烟气量的比例分别为32.1%、33.6%、16.0%、18.3%，与期望比例33%、33%、16.5%、16.5%基本相符。以除尘器喇叭口单元1为例，若每隔0.5m选取一个测试点，可选取共计384个点，其平均速度为1.85m/s，标准方差0.11m/s，相对偏差5.9%<15%，喇叭口到除尘器段压降为108.7Pa。

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