高效過濾器作為潔凈技術行業的核心設備,其效率的提升、性能的優化對與其相關行業的發展有著重大的意義。近年來其發展引起了諸多國家的重視,低阻高效成了空氣過濾器發展共同的主題。鑒于新型濾材的高昂價格及低碳環保的要求,合理、充分利用濾料,提高其整體使用壽命顯得非常必要。
目前,HEPA多存在以下兩個方面的瑕疵：因均流板設計不合理引起的迎風面入口流量分布不均勻的現象,從而導致濾料得不到最優化的利用;過濾器檢漏發塵方式的不合理,使得氣溶膠大量殘留對過濾器壽命造成挑戰,同時存在目標氣溶膠時間不一致性和污染環境的潛在可能。本課題將基于目前已經廣泛使用的數值模擬計算技術,對上述兩個問題展開分析。
立足于相應的假設和簡化,借助CAD進行過濾器三維建模,采用GAMBIT進行網格處理,最終通過FLUENT軟件進行數值計算。為驗證數值模擬方式中模型的合理性、邊界條件選取的準確性,麗杰凈化還開展了相應的對照試驗,并通過試驗與模擬的對比最終確定了數值模擬過程中：湍流模型采用標準κ-ε模型、濾料采用多孔介質模型及速度入口、壓力出口邊界定義的合理性。對于無隔板高效過濾器,在靜壓箱尺寸一定的情況下,過濾器入口流速分布的一致性主要受均流板影響,而均流板的幾何結構、幾何尺寸、安裝高度、開孔孔徑、孔間距等都在不同程度上影響著均流板的性能。
均流板性能的主要影響因素：大小、開孔率、安裝高,用正交試驗法進行模擬實驗設計,建立不同過濾器物理模型,對常用的2000m3/h、1500m3/h、1000m3/h及500m3/h過濾器模型分別開展了試驗研究。對于過濾器檢漏中的氣溶膠發生方式,本文先開展了不同“點源”發塵的實驗研究,驗證了多點發塵有利于縮短混合距離;繼而進行了不同數目點源、相對于氣流流向的順流、逆流、垂直流三種發塵方向的多組模擬試驗研究。模型等的建立、處理沿襲了速度分布一致性的相方法。本課題采用速度(濃度)分布的相對誤差和不均勻度作為評價指標。結果表明：對于不同的過濾器模型,均流板的設計應有不同的方式,不能單獨依照經驗。對于2000m3/h過濾器模型,其入口氣流的一致性主要受均流板大小影響,最優安裝高度為50mm,而其余三種風量模型入口氣流一致性主要由均流板開孔率決定。對于氣溶膠的混合,當發塵“點源”的數目足夠多時,在有限的靜壓空間內是能夠混合均勻的,當然有擾流的情況下更能夠加速氣溶膠的混合均勻。
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