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VJFGB-30W-C仿真

濾筒沖刷原因分析

如圖1所示，7、8號濾筒(tong)由于更靠近壁(bi)面(mian)，與壁(bi)面(mian)之間(jian)(jian)的空間(jian)(jian)突然(ran)變狹小(xiao)，氣流經過此處時速度會增加，左(zuo)側紅框內速度大概在25m/s以上(shang)，右側大約15m/s。

圖1 氣流(liu)跡線(xian)圖

 

圖2為濾筒(tong)表(biao)面風速，從圖中可以看出，7號濾筒(tong)左側出現全局最(zui)高(gao)風速，8號濾筒(tong)右側風速雖然非全部最(zui)高(gao)風速，但(dan)其(qi)出現大面積承受(shou)高(gao)風速的情況。

圖3-1、3-2為顆粒(li)軌跡(ji)圖，顆粒(li)材料(liao)為銅，質量流率較低、粒(li)徑小、密(mi)度大(da)(da)，所以考慮重力(li)和空氣(qi)曳力(li)。由圖可知，5、7、8號(hao)三個濾筒(tong)(tong)均受到顆粒(li)的直接沖擊。 綜上，5、7、8號(hao)濾筒(tong)(tong)均沖刷較為嚴重，其中7、8號(hao)最嚴重，主要原因為通(tong)過這兩個濾筒(tong)(tong)側面的風速過大(da)(da)，顆粒(li)能量大(da)(da)，對濾筒(tong)(tong)撞擊能量大(da)(da)。

 

圖2 濾筒表面風速

 

 

圖3 -1顆粒軌(gui)跡圖

 

圖3 -2顆粒軌(gui)跡圖

 

圖(tu)4 濾(lv)筒磨損云圖(tu)

 

 

管道數(shu)據(ju)計算

一、管道入口出口編號

 

二、管道中間截面速度云圖

 

三、管道中間截面壓力云圖

 

四、管道出口截面速度云圖

 

 

五、管道速度跡線圖

 

 

VJFXB-7.5ANT濾筒沖刷優化報告

一、問題描述

圖(tu)1.1 現場實物圖(tu)

 

該(gai)機型入口處(chu)兩邊(bian)濾(lv)筒側面沖刷嚴重，濾(lv)筒使用(yong)壽命降低(di)，通過更改擾流板的(de)方式改善情況，要求具有(you)現場改造(zao)的(de)可操作(zuo)性(xing)。

 

二、問題分析

對(dui)(dui)過(guo)濾(lv)(lv)倉的(de)進行(xing)氣固兩相流(liu)分(fen)(fen)析(xi)(xi)，根(gen)據顆(ke)粒分(fen)(fen)布信息（如圖(tu)2.1所(suo)(suo)示），做(zuo)以下(xia)簡化模型處(chu)理(li)：對(dui)(dui)于小粒徑顆(ke)粒（<100um）與氣流(liu)一(yi)起視為(wei)單相流(liu)；大(da)(da)粒徑顆(ke)粒（>100um）單獨作為(wei)固體(ti)相分(fen)(fen)析(xi)(xi)。在分(fen)(fen)析(xi)(xi)時(shi)對(dui)(dui)濾(lv)(lv)筒(tong)進行(xing)編號，如圖(tu)2.2所(suo)(suo)示，通過(guo)分(fen)(fen)析(xi)(xi)濾(lv)(lv)筒(tong)表面風(feng)速、大(da)(da)顆(ke)粒分(fen)(fen)布、大(da)(da)顆(ke)粒速度來綜合判斷濾(lv)(lv)筒(tong)的(de)損傷。

仿真(zhen)模型：單相流(liu)采(cai)用 standard k-ε模型，解算方法采(cai)用Coupled，速度入口20m/s，壓力出口-2000Pa.粒(li)(li)徑(jing)(jing)分(fen)(fen)布(bu)模型采(cai)用R-R模型，并(bing)根據粒(li)(li)徑(jing)(jing)分(fen)(fen)布(bu)設置最(zui)小粒(li)(li)徑(jing)(jing)為20um，最(zui)大粒(li)(li)徑(jing)(jing)1000um，中位粒(li)(li)徑(jing)(jing)70um，根據質(zhi)量分(fen)(fen)數(shu)擬(ni)合處質(zhi)量分(fen)(fen)布(bu)曲線(xian)，根據質(zhi)量分(fen)(fen)數(shu)與粒(li)(li)徑(jing)(jing)的指數(shu)關系(xi)，計算得出擴散(san)指數(shu)為1.33。

圖2.1 顆粒質量分布

 

圖2.2 濾筒編(bian)號示意圖

 

1. 濾筒表面風速分析

圖2.3 濾(lv)筒表面速度云圖

 

實際工作情(qing)況(kuang)中，主(zhu)要(yao)是1號和3號濾(lv)筒(tong)(tong)受損嚴重。由于整個(ge)(ge)系統為對稱結構，因(yin)此(ci)兩個(ge)(ge)濾(lv)筒(tong)(tong)表面(mian)情(qing)況(kuang)類似，這里僅針對1號濾(lv)筒(tong)(tong)進行分析。濾(lv)筒(tong)(tong)表面(mian)風(feng)(feng)(feng)速(su)(su)(su)云圖如(ru)圖2.3所示(shi)，1號濾(lv)筒(tong)(tong)三(san)個(ge)(ge)方框的(de)位置表面(mian)風(feng)(feng)(feng)速(su)(su)(su)較高，最高接(jie)近20m/s，接(jie)近入口風(feng)(feng)(feng)速(su)(su)(su)，因(yin)此(ci)這三(san)個(ge)(ge)地方的(de)受損比較嚴重，實際情(qing)況(kuang)也確實如(ru)此(ci)。因(yin)此(ci)需要(yao)降(jiang)低(di)濾(lv)筒(tong)(tong)表面(mian)風(feng)(feng)(feng)速(su)(su)(su)，即間接(jie)降(jiang)低(di)小粒(li)徑顆(ke)粒(li)對濾(lv)筒(tong)(tong)的(de)沖(chong)刷速(su)(su)(su)度。濾(lv)筒(tong)(tong)的(de)表面(mian)最大(da)風(feng)(feng)(feng)速(su)(su)(su)如(ru)下表所示(shi)。

 

濾筒編號	最大表面風速(m/s)
1	20.7534
2	8.04969
3	19.1968
4	9.87762
5	8.7334
6	9.6921

 

2. 大粒徑顆粒速度分析

圖2.4 顆粒軌跡速度圖

 

針對>100um粒(li)(li)(li)徑的顆(ke)(ke)(ke)粒(li)(li)(li)，對其(qi)進行顆(ke)(ke)(ke)粒(li)(li)(li)軌跡(ji)分析，由圖2.4可知，大顆(ke)(ke)(ke)粒(li)(li)(li)1號(hao)和3號(hao)濾筒附(fu)近的表面顆(ke)(ke)(ke)粒(li)(li)(li)速度在6~9m/s，對濾筒沖(chong)擊較大，線條密集代(dai)表此處的顆(ke)(ke)(ke)粒(li)(li)(li)較多，從圖2.5顆(ke)(ke)(ke)粒(li)(li)(li)分布圖模擬圖也佐證(zheng)了這一點。

 

圖(tu)(tu)2.5 顆(ke)粒分布(bu)模擬圖(tu)(tu)

 

綜上可知，1號(hao)和(he)3號(hao)濾(lv)筒(tong)的(de)主要原因是沖(chong)擊濾(lv)筒(tong)的(de)顆粒(li)(li)速(su)度(du)大(da)(da)，顆粒(li)(li)數目多，因此提(ti)出以(yi)下改進方向：1、降低濾(lv)筒(tong)表(biao)面風速(su)；2、降低沖(chong)擊到1號(hao)和(he)3號(hao)濾(lv)筒(tong)的(de)大(da)(da)粒(li)(li)徑顆粒(li)(li)速(su)度(du)或數量。

 

三、改進方案及對比

根據(ju)第二節提(ti)出(chu)的改(gai)進方向，結合現場實際加工(gong)需(xu)求，提(ti)出(chu)如下改(gai)進措施：1、去掉圖(tu)3.1(a)中兩側的擾流板(ban)；2、將(jiang)入(ru)口處擾流板(ban)改(gai)為矩形(xing)，并將(jiang)下方支撐板(ban)開孔(kong)，總體(ti)長寬高尺寸(cun)保持不變，如圖(tu)3.1(b)所示。

 

圖(tu)3.1 改進(jin)方(fang)案

 

1、改進前后系統能耗對比

這里使用進(jin)出口(kou)平均壓(ya)強(qiang)差來定性判斷改進(jin)前后系統(tong)能耗變化情況。改進(jin)前進(jin)出口(kou)壓(ya)降如圖3.2所示(shi)，進(jin)口(kou)平均壓(ya)強(qiang)為-1017.7199Pa，出口(kou)平均壓(ya)強(qiang)為-1988.2845Pa，系統(tong)壓(ya)降為970.5646Pa

圖3.2 改進(jin)前進(jin)出(chu)口壓(ya)降

 

該進后(hou)進出(chu)(chu)口壓(ya)(ya)降(jiang)如(ru)圖3.3所示，進口平均(jun)壓(ya)(ya)強(qiang)為(wei)-1320.2449Pa，出(chu)(chu)口平均(jun)壓(ya)(ya)強(qiang)為(wei)-1989.2593Pa，系(xi)統壓(ya)(ya)降(jiang)為(wei)669.0144Pa。系(xi)統能耗降(jiang)低。

圖3.3 改進后進出口壓(ya)降

 

系(xi)統能耗下降(jiang)原(yuan)因分(fen)析：1、改(gai)進(jin)后(hou)的(de)擾流(liu)板下方開孔，增大了(le)(le)氣流(liu)進(jin)入腔室的(de)面積，2、由V型改(gai)為平板型，降(jiang)低(di)了(le)(le)入口處的(de)射(she)流(liu)強度(du)，另外去掉的(de)兩塊擾流(liu)板消除了(le)(le)相應區(qu)域(yu)的(de)射(she)流(liu)現象(xiang)，射(she)流(liu)的(de)抑制降(jiang)低(di)了(le)(le)湍流(liu)強度(du)，降(jiang)低(di)了(le)(le)氣流(liu)與壁面的(de)摩(mo)(mo)擦(ca)作(zuo)用，以及氣體(ti)之(zhi)間的(de)相互摩(mo)(mo)擦(ca)，從(cong)而降(jiang)低(di)了(le)(le)能量損失(shi)。

 

2、改進后濾筒表面風速對比

圖3.4 改進(jin)前后(hou)濾筒表面(mian)風速(su)云圖

 

表3.1 改(gai)進(jin)前后(hou)表面最(zui)大風速對比

 

濾筒編號	最(zui)大(da)表面風速(su)(m/s)
	改進前	改進后
1	20.7534	12.5505
2	8.04969	8.45917
3	19.1968	11.3437
4	9.87762	7.01832
5	8.7334	7.26205
6	9.6921	7.84546

改進(jin)后1號和3號濾筒(tong)表面最大(da)風度降低近40%，有效降低小粒徑(jing)顆粒對濾筒(tong)的沖擊。

 

3、改進后大粒徑顆粒數據對比

 

圖(tu)3.5 改進前后(hou)顆(ke)粒跡線圖(tu)

 

圖3.6 改進前后顆(ke)粒分布模擬圖

 

從(cong)顆(ke)(ke)(ke)粒(li)跡線圖和(he)顆(ke)(ke)(ke)粒(li)分布模擬圖可知(zhi)，雖然沖擊到1號和(he)3號濾筒表面仍然有速度較(jiao)高的(de)(de)顆(ke)(ke)(ke)粒(li)，但(dan)是相比(bi)于(yu)改進前(qian)，沖擊到濾筒的(de)(de)顆(ke)(ke)(ke)粒(li)數目變少，對濾筒的(de)(de)受損有很大的(de)(de)改善。

 

四、總結

1、系統能耗降(jiang)低(di)。改進后(hou)的系統能耗有所降(jiang)低(di)。原因是改進后(hou)抑(yi)制了倉內(nei)的射流現(xian)象，降(jiang)低(di)局部湍流強度，減少了氣(qi)體(ti)(ti)與壁面及(ji)氣(qi)體(ti)(ti)之間的摩擦(ca)，從而降(jiang)低(di)了能耗。

2、濾筒(tong)表(biao)面風(feng)(feng)速降(jiang)低。靠近(jin)進風(feng)(feng)口兩側的兩個濾筒(tong)（1號(hao)和3號(hao)濾筒(tong)）表(biao)面風(feng)(feng)速降(jiang)低近(jin)40%，有(you)效降(jiang)低小粒徑(jing)顆(ke)粒對濾筒(tong)表(biao)面的沖刷強(qiang)度。

3、改善大(da)粒徑(jing)對濾(lv)(lv)筒(tong)(tong)的沖刷(shua)。改進(jin)后雖然(ran)仍(reng)有速度較高的大(da)粒徑(jing)對濾(lv)(lv)筒(tong)(tong)的沖擊，但是相比于改進(jin)前，沖擊濾(lv)(lv)筒(tong)(tong)的顆粒速度減(jian)少。另外，從顆粒分布圖中可知，新(xin)的擾流板(ban)有利于大(da)粒徑(jing)的自然(ran)沉降，降低了濾(lv)(lv)筒(tong)(tong)的工作強度。