基于多孔介质散射的超音速诱导喷嘴脉冲清灰特性研究

For the shortcoming of non-uniform intensity, lose the effectiveness of filter bag/cartridge in pulse-jet dust collecting exist filter, this project proposes using porous media scattering ware to improve the flow structure of supersonic drainage nozzle, and improve the filter cleaning efficiency. Through experiment and numerical simulation method to study the characteristics of pulse-jet in supersonic drainage filter based on porous media scattering: (1) Using the three-dimensional hotwires, PIV to analyze the fluid field of pulse-jet in supersonic drainage filter with the porous medium, study the effect of porosity, surface area of porous media and summarize the relevant law; (2) Study the affecting of pulse pressure, pulse nozzle diameter, nozzle jet distance, pulse width time, pulse valve size, cartridge length to the filter with porous medium cleaning efficiency and fitting correlation relationship;(3) Based on the Darcy and multiphase flow theory, construct a porous medium scattering pulse injection cleaning numerical model, and combined with experiments, analysis the mechanism of different structural parameters affect to the injection cleaning efficiency. Through this researches, the characters of pulse-jet dust-collecting filter with porous media in engineering applications can be found and providing support for research and theoretical.

针对现有除尘器脉冲喷吹清灰存在强度不均匀、部分滤袋/滤筒失效等缺点，本项目利用多孔介质固有的弥散和渗透特性，提出采用多孔介质散射改善超音速诱导喷嘴后流场结构，提高除尘器清灰效率。通过实验和数值模拟研究基于多孔介质散射的超音速诱导喷嘴脉冲除尘特性：（1）利用三维热线、PIV等流场测试工具测试并分析多孔介质散射的超音速诱导喷嘴流场特性，分析不同孔隙率、比表面积等对脉冲喷吹流场的影响并总结相关规律；（2）基于正交方法，研究带料条件下，脉冲压力、脉冲喷嘴直径、喷嘴喷吹距离、脉宽时间、脉冲阀大小、滤筒长度等因素对多孔介质诱导喷嘴清灰效率的影响，并拟合相关关系式；（3）基于多孔介质流动达西定律和多相流理论，构建多孔介质散射器脉冲喷吹清灰数值计算模型，并结合实验，分析不同结构参数对喷吹清灰效率的影响机理。通过上述的研究，为基于多孔介质散射的超音速诱导喷嘴脉冲除尘的工程应用提供研究基础和理论支持。

袋式除尘器具有高效的粉尘净化性能，但其清灰存在滤袋上部强度不足，下部清灰强度过大，造成增大运行阻力，损伤滤袋，降低滤袋使用寿命的缺点。.本项目提出在喷嘴出口外设置多孔散射器，改进喷嘴出口后射流流场特性。提高脉冲清灰效果。项目从理论和实验方面对多孔材料散射器、上部开口散射器、侧向开口散射器的清灰性能进行了研究。具体如下：（1）数值模拟研究了不同散射器结构下射流的流场及清灰特性。研究表明，散射器使滤筒上部气流扩散宽度增加和径向速度增大，清灰压力峰值高于清灰所需的压力峰值。同时，降低了进入滤筒中下部的速度和流量，减小了下部的脉冲能量，降低气流对滤筒下部的作用的压力峰值。使整个滤筒均能实现全面有效的清灰。（2）改建和搭建了脉冲清灰试验台。对不同散射器下，脉冲气流形成的滤筒侧壁压力分布特性进行了实验研究，寻求出了合理的安装的位置和喷吹参数。相比于现有脉冲方式，采用散射器结构，实现整个滤筒清灰的同时，清灰压力要求更低，清灰的节能性更好。（3）利用实验研究，建立了基于上部开口散射器下清灰压力经验公式，能够较好地描述滤筒上部关键在不同的喷吹压力、喷吹距离、安装高度、开口尺寸条件下侧壁压力峰值变化，为散射器的改进和应用提供了预测分析方法。（4）利用高速摄像仪，结合实验数据，可视化对比分析不同脉冲结构下清灰流场分流性能，散射器处气流分布越宽滤筒上部侧壁压力峰值越大。散射器处气流宽度与散射器开口面积、散射器锥度、散射器安装位置、喷吹压力紧密相关。散射器用于除尘器脉冲清灰，能实现较低清灰压力下整个滤筒有效清灰，提高除尘效率，具有较好的工程应用价值。