長錐體旋風(fēng)除塵器的設(shè)計【說明書+CAD】

購買設(shè)計請充值后下載，資源目錄下的文件所見即所得，都可以點開預(yù)覽，資料完整，充值下載可得到資源目錄里的所有文件?！咀ⅰ浚篸wg后綴為CAD圖紙，doc,docx為WORD文檔，原稿無水印，可編輯。具體請見文件預(yù)覽，有不明白之處，可咨詢QQ:12401814 氣旋的形狀和除塵器對氣固流場和性能的影響Kyoungwoo帕克等著,王杰譯摘要一個高效旋風(fēng)除塵器已經(jīng)完成了分離效率和流動特性的數(shù)值分析。在觀察了幾個實驗?zāi)Ｐ偷幕A(chǔ)上，提出了一種設(shè)計目的。然而，這些模型只是在估計氣旋的性能有限的情況下，對于所有類型的氣旋很難獲得一個通用的模型。本研究的目的是找出流動特性和分離效率的數(shù)值模擬。雷諾茲應(yīng)力模型（RSM），不是一個標(biāo)準(zhǔn)的k-或k-模型，它適用于各向同性湍流，并且可以很好地預(yù)測壓力降和蘭金渦。對于小顆粒，有三個重要的粒子分離組件（升氣管入口、錐、除塵器）。在目前的工作中，用了相當(dāng)長的時間觀察粒子從除塵器到旋風(fēng)體的再夾帶現(xiàn)象。這個再夾帶現(xiàn)象退化的分離效率，是旋風(fēng)給除塵器的分離效率的一個重要因素。引言旋風(fēng)除塵器可以從空氣中分離出顆粒流，已被廣泛用于許多工業(yè)過程，如空氣污染控制和環(huán)境清洗過程，由于其能適應(yīng)惡劣條件，設(shè)計簡單，成本低，操作和維護方便。旋風(fēng)除塵器的設(shè)計根據(jù)使用的目的，一般可分為直通式，單向流和反向流的旋流器。其中，已知切向進口和反向流動是最常使用的旋風(fēng)設(shè)計方式。由于上述旋風(fēng)除塵器的諸多優(yōu)點，過去幾十年1-3在氣旋流域已測試的實驗和數(shù)值模擬的方法備受關(guān)注。旋風(fēng)除塵器的性能特征一般在于顆粒的收集效率和通過旋流器的壓力降。許多研究表明，旋風(fēng)除塵器的高度，直徑，形狀（即，圓柱形或矩形），渦旋測距儀的形狀和直徑以及進氣口幾何形狀大大影響了旋流器的性能。在2006年，4通過使用商業(yè)包裝分析了影響氣旋的氣流特性和收集性能的圓筒形狀。他們觀察到長錐體旋風(fēng)除塵器有一個不穩(wěn)定的流域和這些特性的結(jié)果，在短的循環(huán)流動的渦流探測器開口流動產(chǎn)生了不利于顆粒的收集效率的影響。5評估渦流探測器的形狀和直徑對旋風(fēng)除塵器的性能和流場數(shù)值的影響。為了預(yù)測粒子跟蹤的氣旋，采用歐拉-拉格朗日方法。他們發(fā)現(xiàn)，再切向速度和分離效率降低時，旋風(fēng)渦流探測器直徑增大。最近，6對流動模式的旋流器入口尺寸進行了數(shù)值研究，采用雷諾茲應(yīng)力湍流模型（RSM）影響旋風(fēng)除塵器的性能。他們發(fā)現(xiàn)，隨著旋流入口尺寸減小，旋流器的切向速度減小。他們還發(fā)現(xiàn)，改變?nèi)肟趯挾缺雀淖冞M口高度對定點直徑的影響更大，最優(yōu)入口寬度高度的比例為b/a，是從0.5到0.7。氣固相互作用在旋風(fēng)除塵的流場和性能中起著重要的作用。有兩種類型的方法來預(yù)測，即單向和雙向耦合的做法。單向耦合方法的建立在顆粒的存在劑量不影響流場的假設(shè)之上的，因為在旋風(fēng)除塵器的顆粒負(fù)載是很小7。與此相反，一個雙向耦合效應(yīng)8被認(rèn)為是粒子在氣體流上的作用。在這個模型中，顆粒源模型一般用于解決粒子兩相流的動量方程。在本研究中，推斷顆粒的大小對旋風(fēng)除塵器的流場的特點和性能的數(shù)值影響，是通過分析雷諾茲應(yīng)力（RSM）和歐拉-拉格朗日方法來預(yù)測粒子的運動。單向耦合效應(yīng)不受氣體流粒子的存在影響，是用來估計氣固相互作用的。計算模型可以準(zhǔn)確預(yù)測二相流的存在，并提供設(shè)計除塵器存在的概念。圖1:電路圖的氣旋及其網(wǎng)格系統(tǒng)二、物理模型在本工作中旋風(fēng)除塵器的原理圖和所生成的網(wǎng)格系統(tǒng)如圖1，其幾何尺寸如表1所示。在表1中可以看出，所有的尺寸均采用正規(guī)化的旋風(fēng)體直徑（D=290毫米）。根據(jù)旋風(fēng)除塵器的高度，他可分為三個部分，比如,渦流探測器（環(huán)形空間），分離空間和灰塵收集部分。入口管安裝切到與旋風(fēng)體的圓柱部分無關(guān)的一側(cè)，工作流體（氣體和顆粒）通過此處的速度為VIN=25米/秒。出口管，被稱為渦流探測器，固定在旋風(fēng)筒的頂部。三、理論分析A.控制方程氣旋被假定為湍流渦旋流和不可壓縮流體，它可以用雷諾茲應(yīng)力模型（RSM）進行合理的預(yù)測。氣體的湍流流動是可以用雷諾茲的N-S（RANS）方程和連續(xù)性方程描述的均值運動。他們的張量符號表示如下：其中Ui為平均速度，xi為坐標(biāo)系統(tǒng)，t為時間，p為平均壓力，r為氣體密度，n為運動粘度。uiuj（=Rij）代表雷諾茲應(yīng)力張量，ui=ui-Ui是第i個流體的脈動速度分量。如式（2），雷諾應(yīng)力在目前的工作中使用各種模擬假設(shè)，它由（RSTM）直接計算。B.湍流模型準(zhǔn)確的預(yù)測一個強大的湍流渦旋流通常要使用湍流模型。另外，在目前的工作中，雷諾應(yīng)力湍流模型（RSTM）通過使用差分傳輸方程解決了個體的雷諾應(yīng)力項（-uiuj）。傳輸方程的雷諾應(yīng)力可寫為方程右邊的分別代表應(yīng)力擴散、應(yīng)力應(yīng)變、生產(chǎn)壓力、耗散條件，分別定義如下；這里nt是湍流粘度，p為波動動能，k為湍流動能（=（1/2）uiuj）和k的耗散率e。證實常量K=1，C1=1.8，C2=0.69。傳輸方程湍流耗散率（e）被表示為常量的值是SE=1.3，CE1=1.44，CE2=1.92。C.粒子運動方程在目前工作的基本假設(shè)模型中粒子的運動如下；固體（顆粒）完全以球形的形狀分散在氣相中，氣固相互作用，因為這樣，所以分散顆粒的體積分?jǐn)?shù)對氣相的影響很小。一般來說，在旋流器中的粒子載荷?。?-5%），因此，可以假定，粒子不影響流場（即，單向耦合）。此外，顆粒和旋流器的壁之間的碰撞被認(rèn)為是完全彈性的相互作用，由于流量小，顆粒之間的作用是被忽視的。為了得到旋風(fēng)除塵器中的粒子的運動模型，離散相模型（DPM），定義為初始位置的速度和大小的單個顆粒。通過對粒子的結(jié)合力平衡，由歐拉-拉格朗日方法10， 得到了粒子的運動方程，這里包括非線性阻力和重力的影響。這里ui和upi分別為氣體和粒子的速度和方向，xpi是粒子的位置，Pp為粒子密度，Dp為粒子的直徑，gi是重力加速度的方向。R,M是氣體的密度和粘度。RER表示相對的雷諾數(shù)，它被定義為CD是環(huán)形顆粒的風(fēng)阻系數(shù)，通過使用希德11提出的相關(guān)性對球形顆粒進行計算。式（9）右側(cè)的第一項（RHS）是每單位質(zhì)量的粒子的阻力，由于粒子和流體之間的相對滑動，它一般是占主導(dǎo)地位的。D.數(shù)值方法通過解決RNS方程與湍流模型，氣相被看作連續(xù)的，而固相（或分散）的相位是通過跟蹤大量的顆粒計算出來的。分散相是可以交換質(zhì)量、動量和能量的流體相。在這項工作中進行數(shù)值模擬STAR-CCM+12，這是一般商業(yè)用途的S/Ws手段。壓力速度耦合是通過簡單的算法13解決問題的。該非穩(wěn)態(tài)的RSTM用時為0.0001S。由于難以達(dá)到的收斂模擬標(biāo)準(zhǔn)，首先使用K-E模型計算湍流的屬性，然后通過RSTM取得最終結(jié)果。當(dāng)正規(guī)的剩余總和少于0.00001時，解決方案被視為聚集的。在不同入口速度，氣旋氣流速度在邊界入口處被假設(shè)為均勻的。在出口應(yīng)用壓力邊界條件。在旋風(fēng)除塵器的壁上采用無滑移邊界條件施加速度。四、結(jié)果與討論A.旋風(fēng)除塵器在CFD模型中的驗證圖2給出旋風(fēng)除塵器壓力降在不同的入口速度，通過比較實驗數(shù)據(jù)和計算結(jié)果14驗證目前的CFD模型。如該圖所示，在目前的工作中，計算壓降與實驗數(shù)據(jù)顯示良好的協(xié)議。這也可以看出，隨著入口速度的增加，壓力下降是與泵功率密切相關(guān)的。B.湍流模型的比較比較使用RSTM和標(biāo)準(zhǔn)K-E模型圖3中在y=-0.4米的切向速度，可以看出，RSTM相比其他模型更好預(yù)測。高渦流，在一般情況下，生成一個很強的各向異流，使標(biāo)準(zhǔn)的K-E模型提供預(yù)測的兩個位置的最大速度不準(zhǔn)確，蘭金漩渦是由一個強制渦（內(nèi)區(qū)域附近的旋風(fēng)軸）和自由渦（壁附近的）組成的。它明確的顯示了RSTM模型能非常好的預(yù)測rankin類型的切向速度。C.分離效率分離效率（），這是一種旋風(fēng)分離器的性能，被定義為如下15，Tres是在旋風(fēng)除塵器中的停留時間，并且包括以下兩個部分：在方程（15）的右邊，第一項和第二項分別代表入口區(qū)和外旋流的氣體平均停留時間。VIN是低于入口管和Q的中心線，整個區(qū)域的體積表示氣體體積。特別是，VS事實上表示大約90%的整個進氣氣體體積流量從外渦渦核到氣旋內(nèi)壁渦核核心。在目前的工作中，粒子滯留時間為三種情況，用于預(yù)測分離效率，入口速度為25米/秒。圖6給出入口的分離效率的速度。如圖6所示，h的增加與入口速度。它還可以從圖中看出，多種多樣的粒子直徑。其中VT，CS是內(nèi)部核心半徑處的氣體的切向速度，HT代表旋流器總高度。五、結(jié)論為了取得旋風(fēng)除塵器設(shè)計變量的最佳解決方法，溢流口直徑和錐尖直徑對其分離效率和壓力降的數(shù)值產(chǎn)生了影響。對于這一點，使用了RANS和STAR-CD。RSTM通過模擬各向異性湍流流動的氣旋，擁有一個很好地實驗數(shù)據(jù)?？梢园l(fā)現(xiàn)尖端的直徑對效率有明顯的影響，而且它沒有影響壓力降。由此可看出尖端直徑是一個較顯著的參數(shù)。為了使旋風(fēng)除塵器的形狀最優(yōu)化，必須進行進一步的研究。