管道阻力的CFD优化控制

         图1 进气管道形式

窑尾改造运行后存在的最大问题是风机入口负压过大，电机满电流运行，产量提不上去，通过现场检查发现无论磨开或者磨停改造后电袋的设备阻力最大为750Pa,满足合同中小于1000Pa的要求。经过分段检测发现此问题的焦点出现在设备进口阻力过大。磨开时用户压力表1（主管拐弯处）显示压力-1000Pa,压力表2（进气口分布板人孔门处）显示压力-3000Pa,该段进气管道阻力就有2000Pa；磨停时用户压力表1（主管拐弯处）显示压力-1650Pa,压力表2（进气口分布板人孔门处）显示压力-2850Pa,该段进气管道阻力为1200Pa，正常情况下，系统是在磨开情况下运行。

主管道弯头后经左右分风管道进除尘器，该种管道布置形式类似直角三通，阻力产生点肯定在三通管道的汇合点，对于该项目进口管道的降阻方式：一是更改管道，扩大三通对接处的体积；二是管道内加导流板，使用CFD技术调整流场。考虑经济性、整改周期及可操作性，选择按产生较大阻力的磨开工况进行CFD模拟分析增加管道导流板降阻。

CFD模拟结果及分析

模拟数据与实测数据对比

根据实际测试情况，改造后电袋设备本体阻力符合合同要求，阻力的最大点出现在进口管道段，因此计算机模型只体现进口管道及除尘器进气口，如图2所示：

             图2 模型图

模拟数据如下图表所示：

              图3 压力流线图 

在图3中，由箭头处可见，该处范围内流线紊乱，压降明显，是主要的阻力产生点。

 图4 监测面压力图

模型所做监测面与实测位置相同，由监测面压力云图看，监测面上压力梯度变化小，可提取监测面上的单一压力值。

 图5 监测面压力值

由以上各图可知：

由于进口风速较大，除尘器进口分管道与主管道的结构布置不理想，所得相关检测面位置之间的压差较大，i1- i2阻力为1825Pa(i1、i2的选取位置即为实测位置)。表1对比如下（单位：Pa）：

表1

	主管道测点（i1）	进气口测点（i2）	阻力
实测数据	-1000	-3000	2000
模拟数据	1870	45	1825

与平均值误差为9%，模拟结果可作为优化改进的参考数据。

阻力优化

    根据对原始情况的模拟，发现阻力的最大点就是出现在主管道后左右分风的直角三通处，由于该处气流流线十分紊乱，需增加多层导流板整流.整改方案是在不改变管道结构的情况下，通过增加导流局部调整流场降阻。如图6所示。

图6 导流模型图

模拟数据如下图表所示：

图7 压力流线图

增加多层导流板后，图7显示流线紊流情况得到改善，体现在压力降明显减小。

图8 监测面压力图

由图8监测面压力云图看，两监测面上压力差明显减小。

图9 监测面压力值

以上图分析可知：

    在主管道内直角三通处添加多层导流板后，由图9计算i1- i2两个检测面之间的阻力为808Pa，比初始状态模拟出阻力降低1017Pa,阻力明显降低。说明在不对原管道结构进行更改的情况下，只通过在局部增加导流板，调整气流流场，就能很好的降低局部阻力。

    根据以上分析结果，出具导流板布置图，在现场进行定位添加。如图10所示。

图10 导流板布置图

实际运行后，磨开工况，用户压力表1显示压力-2216Pa,压力表2显示压力-3095Pa,该进气管道阻力为879Pa。与CFD模拟结果误差不大，增加导流板方案对进气管道阻力起到了大幅降低的作用。目前项目整改后运行已两年多，运行稳定。

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