VJFGB-30W-C仿真
滤筒冲刷原因分析
如图1所示，7、8号滤筒由于更靠近壁面，与壁面之间的空间突然变狭小，气流经过此处时速度会增加，左侧红框内速度大概在25m/s以上，右侧大约15m/s。
图1 气流迹线图
图2为滤筒表面风速，从图中可以看出，7号滤筒左侧出现全局最高风速，8号滤筒右侧风速虽然非全部最高风速，但其出现大面积承受高风速的情况。
图3-1、3-2为颗粒轨迹图，颗粒材料为铜，质量流率较低、粒径小、密度大，所以考虑重力和空气曳力。由图可知，5、7、8号三个滤筒均受到颗粒的直接冲击。 综上，5、7、8号滤筒均冲刷较为严重，其中7、8号最严重，主要原因为通过这两个滤筒侧面的风速过大，颗粒能量大，对滤筒撞击能量大。
图2 滤筒表面风速
图3 -1颗粒轨迹图
图3 -2颗粒轨迹图
图4 滤筒磨损云图
管道数据计算
一、管道入口出口编号
二、管道中间截面速度云图
三、管道中间截面压力云图
四、管道出口截面速度云图
五、管道速度迹线图
VJFXB-7.5ANT滤筒冲刷优化报告
一、问题描述
图1.1 现场实物图
该机型入口处两边滤筒侧面冲刷严重，滤筒使用寿命降低，通过更改扰流板的方式改善情况，要求具有现场改造的可操作性。
二、问题分析
对过滤仓的进行气固两相流分析，根据颗粒分布信息（如图2.1所示），做以下简化模型处理：对于小粒径颗粒（<100um）与气流一起视为单相流；大粒径颗粒（>100um）单独作为固体相分析。在分析时对滤筒进行编号，如图2.2所示，通过分析滤筒表面风速、大颗粒分布、大颗粒速度来综合判断滤筒的损伤。
仿真模型：单相流采用 standard k-ε模型，解算方法采用Coupled，速度入口20m/s，压力出口-2000Pa.粒径分布模型采用R-R模型，并根据粒径分布设置最小粒径为20um，最大粒径1000um，中位粒径70um，根据质量分数拟合处质量分布曲线，根据质量分数与粒径的指数关系，计算得出扩散指数为1.33。
图2.1 颗粒质量分布
图2.2 滤筒编号示意图
1. 滤筒表面风速分析
图2.3 滤筒表面速度云图
实际工作情况中，主要是1号和3号滤筒受损严重。由于整个系统为对称结构，因此两个滤筒表面情况类似，这里仅针对1号滤筒进行分析。滤筒表面风速云图如图2.3所示，1号滤筒三个方框的位置表面风速较高，最高接近20m/s，接近入口风速，因此这三个地方的受损比较严重，实际情况也确实如此。因此需要降低滤筒表面风速，即间接降低小粒径颗粒对滤筒的冲刷速度。滤筒的表面最大风速如下表所示。
|
滤筒编号 |
最大表面风速(m/s) |
|
1 |
20.7534 |
|
2 |
8.04969 |
|
3 |
19.1968 |
|
4 |
9.87762 |
|
5 |
8.7334 |
|
6 |
9.6921 |
2. 大粒径颗粒速度分析
（a）
(b)
图2.4 颗粒轨迹速度图
针对>100um粒径的颗粒，对其进行颗粒轨迹分析，由图2.4可知，大颗粒1号和3号滤筒附近的表面颗粒速度在6~9m/s，对滤筒冲击较大，线条密集代表此处的颗粒较多，从图2.5颗粒分布图模拟图也佐证了这一点。
图2.5 颗粒分布模拟图
综上可知，1号和3号滤筒的主要原因是冲击滤筒的颗粒速度大，颗粒数目多，因此提出以下改进方向：1、降低滤筒表面风速；2、降低冲击到1号和3号滤筒的大粒径颗粒速度或数量。
三、改进方案及对比
根据第二节提出的改进方向，结合现场实际加工需求，提出如下改进措施：1、去掉图3.1(a)中两侧的扰流板；2、将入口处扰流板改为矩形，并将下方支撑板开孔，总体长宽高尺寸保持不变，如图3.1(b)所示。
(a)
(b)
图3.1 改进方案
1、改进前后系统能耗对比
这里使用进出口平均压强差来定性判断改进前后系统能耗变化情况。改进前进出口压降如图3.2所示，进口平均压强为-1017.7199Pa，出口平均压强为-1988.2845Pa，系统压降为970.5646Pa
图3.2 改进前进出口压降
该进后进出口压降如图3.3所示，进口平均压强为-1320.2449Pa，出口平均压强为-1989.2593Pa，系统压降为669.0144Pa。系统能耗降低。
图3.3 改进后进出口压降
系统能耗下降原因分析：1、改进后的扰流板下方开孔，增大了气流进入腔室的面积，2、由V型改为平板型，降低了入口处的射流强度，另外去掉的两块扰流板消除了相应区域的射流现象，射流的抑制降低了湍流强度，降低了气流与壁面的摩擦作用，以及气体之间的相互摩擦，从而降低了能量损失。
2、改进后滤筒表面风速对比
(a) 改进前滤筒表面风速云图
(b) 改进后滤筒表面风速云图
图3.4 改进前后滤筒表面风速云图
表3.1 改进前后表面最大风速对比
|
滤筒编号 |
最大表面风速(m/s) |
|
|
改进前 |
改进后 |
|
|
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 |
改进后1号和3号滤筒表面最大风度降低近40%，有效降低小粒径颗粒对滤筒的冲击。
3、改进后大粒径颗粒数据对比
图3.5 改进前后颗粒迹线图
(a)改进前颗粒分布模拟图
(b)改进后颗粒分布模拟图
图3.6 改进前后颗粒分布模拟图
从颗粒迹线图和颗粒分布模拟图可知，虽然冲击到1号和3号滤筒表面仍然有速度较高的颗粒，但是相比于改进前，冲击到滤筒的颗粒数目变少，对滤筒的受损有很大的改善。
四、总结
1、系统能耗降低。改进后的系统能耗有所降低。原因是改进后抑制了仓内的射流现象，降低局部湍流强度，减少了气体与壁面及气体之间的摩擦，从而降低了能耗。
2、滤筒表面风速降低。靠近进风口两侧的两个滤筒（1号和3号滤筒）表面风速降低近40%，有效降低小粒径颗粒对滤筒表面的冲刷强度。
3、改善大粒径对滤筒的冲刷。改进后虽然仍有速度较高的大粒径对滤筒的冲击，但是相比于改进前，冲击滤筒的颗粒速度减少。另外，从颗粒分布图中可知，新的扰流板有利于大粒径的自然沉降，降低了滤筒的工作强度。
