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内外筒式双层结构滤袋的效能分析与结构优化

内外筒式双层结构滤袋( 以下简称为双袋) ,是 在普通滤袋内部增设一个较小的、倒置的内部滤袋, 从而形成了外袋外滤、内袋内滤的过滤形式,其结构 和过滤原理如图 1 所示。双袋独特的向内延伸的结 构特点,可有效避免为增加滤袋过滤面积( 如增加 滤袋数量或增加滤袋长度) 导致除尘器本体尺寸增 大,带来除尘器强度和刚度削弱或制造钢材用量增 加的缺点。这种无需对除尘器整体设计框架进行较 大改动,只需经过相关核算后的局部加强再更换这 种新型结构滤袋,即可实现处理能力提升的措施,较 适合现有袋式除尘器的设计优化和技术改造。同 时,双袋的使用可使除尘器有更大的冗余量以满足 更宽的操作工况要求。

双袋结构的雏形最早由 1974 年的美提 出,其旨在充分利用除尘器内部空间,在不改变除尘 器总体结构的情况下,只改变滤袋形式来提高除尘 器的过滤面积。1985 年我研制了一种反吹风 式双袋除尘器,其单位箱体容积内的过滤面积比 MC 型脉冲袋式除尘器增加了 60%,极大地提高了 经济效益。2011 年美展示了如何将双袋 应用于脉冲袋式除尘器的方法,并指出双袋在增加 除尘器过滤面积上的优势。2013 年南昌大学应 用 CFD 技术对双袋进行了研究,其所建双袋模型较 普通单筒袋模型最大可提高 50%的处理量。 已有研究表明: 双袋确有提高除尘器过滤面积 和处理量的技术潜力,但提高的处理量与增加的过滤面积存在何种关系,双袋内部滤袋的过滤表现如 何,双袋除尘器的处理能力如何计算以及最大限度 的发挥双袋内部滤袋过滤作用的方法仍需研究。这 些问题的解决对于双袋的选用及双袋除尘器的结构 设计与优化至关重要。针对上述问题,本文对普通 袋和双袋除尘器的过滤过程进行了数值模拟。 1 数值仿真模型的建立 1.1 几何模型及网格划分 几何模型参考课课题组根据产品原型简化建立 的物理模型。模型箱体截面为正方形,边长 0.8 m, 上箱体高 1.5 m,中箱体高 6.5 m,灰斗高 0.5 m。中 箱体内放置 9 个滤袋,滤袋横纵间距分别为 0.23、 0.25 m排布方式如图 2 所示。普通单筒滤袋选取常 用的直径 0.16 m 长度为 6 m 的圆筒型滤袋。双袋 以普通袋为外滤袋,不同高度、直径的滤袋为内滤 袋。选取的内滤袋高度有 1、2、3、4、5 m,内滤袋直 径有 0.04、0.06、0.08、0.1、0.12 m。运用 Gambit 软件 对模型进行参数化建模可以实现模型的快速转换, 出于计算精度和内存的考虑,划分网格时,滤袋和大 部分中箱体划六面体网格,其余部分划四面体网格, 各模型网格数量均在 100 万左右。为方便陈述,以 Bag0命名普通袋除尘器模型,以 Bagi,j命名各双袋除 尘器模型,其中 i 和 j 分别表示内滤袋的高度和直径。


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