我们应用多目标 技术,对CLT/A型旋风除尘器的结构参数进行了研究,建立了以除尘效率、压力损失为目标函数的旋风除尘器 数学模型,并采用极小-极大 方法对其进行 设计,给出了使其综合性能 的结构参数。

　　众所周知,燃料燃烧、沙石破碎时会造成大量粉尘,若将其直接排入大气,会对环境、生态及人体健康造成危害。其危害的严重程度取决于排出的总尘量及粉尘的物理化学性质等。因此人们渴望设计出性能优良的除尘器以减少粉尘排放量。旋风除尘器以其结构简单、造价低、可除高压、高磨蚀性粉尘、除尘粒径较小等优点,在工业除尘方面得到 应用。但其目前设计情况仍为经验型设计或半经验型设计,国内有些科研单位试图通过试验,改变某些结构参数的设计使除尘器某个指标达到 ,但这样既费时费力,所得结果往往又顾此失彼,不能使主要指标达到综合 。我公司即是考虑旋风除尘器两方面主要性能要求,通过多目标 设计,寻求使除尘器综合性能 的一次探讨性实践。

　　1、旋风除尘器的性能分析

　　1.1 旋风除尘器的除尘效率

　　CLT/A型旋风除尘器的结构简单。关于其除尘效率的计算有不同的理论与方法,由于各自假设前提不同,所得结果也不尽一致。我们提出的方法考虑因素较 ,得出的结果与实际比较接近。

　　1.2 旋风除尘器的阻力

　　旋风除尘器的阻力是评价其性能的重要参数,它关系到除尘器的能量消耗和风机的合理选择。曾有不少研究者对旋风除尘器的阻力进行了理论推导,但由于其方法复杂,鉴于本文主要研究旋风除尘器各主要结构参数对其性能的影响,因此选取了合理的阻力计算经验公式。

　　2、CLT/A型旋风除尘器的 数学模型

　　2.1 目标函数的建立

　　评价除尘器的工作性能有各种指标,如除尘效率、阻力、一次投资、运转费用等。其中除尘效率是一重要指标,它衡量除尘器清除气流中粉尘的能力;阻力是评定除尘器性能的另一主要技术指标,它表示气流通过除尘器时的压力损失,阻力大,除尘耗能大,因而也是衡量除尘设备耗能和运转费用的一个指标。为此我们选择除尘效率 和阻力系数 小为 目标函数。

　　我们试图通过对除尘器各主要结构参数的 求解,使上述两个主要技术指标达到综合 。

　　2.2 设计变量的确定

　　CLT/A型旋风除尘器的性能影响参数较多,其中 主要的几何参数如下:圆柱筒体高度、圆锥体高度、排气芯管插入深度、排气芯管直径、矩形进气口高度和宽度、排灰口直径。

　　4、CLT/A型旋风除尘器的多目标 设计

　　4.1 设计结果

　　在建立了CLT/A型旋风除尘器的 数学模型、选择 方法的基础上,可对其进行 设计。计算中以旋风除尘器的圆柱筒体直径D为系列,选取进口流速Vi=18m/s,粉尘密度Qp=1300kg/m3,粉尘粒径dp=8μm。现将旋风除尘器 结果及相应的目标函数(另加处理风量)列表。

　　4.2 1从 结果看,使旋风除尘器综合性能优良的圆锥体高度比原始参数大,在2.8D左右。这是因为,锥体增高,旋风除尘器的分离空间加大,含尘气体旋转圈数增加,便于粉尘分离,有利于除尘器效率的提高。

　　4.3 除尘器的结构参数大小基本成比例,但从 结果看锥体高与筒体高之比并无明显规律。这表明,按除尘器外筒直径的大小进行其他结构参数缩放的除尘器,其性能指标并非优良。

　　4.3 进气口高宽比在4∶1左右。这与近年来研究进气口应朝着窄而高的方向发展的结论相一致。

　　4.4 排尘口直径在0.95De～1.2De之间,这与现在偏重加大排气口直径。从理论上讲,排尘口直径大于排气口直径时,可防止旋涡核心区与锥壁接触使粉尘重新扬起而降低除尘效率。

　　4.5 除尘效率的提高,要以压力损失增加及处理量的减少为代价。处理风量是一个具有实际意义的指标,进行 设计时必须予以考虑。

　　根据 结果，我们认为宜加大锥体设计高度;缩小进气口面积,其高宽比为4:1左右为宜;加大排灰口直径,取值接近除尘器内筒直径。极小极大多目标 方法可有效地解决目标函数分量相互矛盾的问题,加权极小极大方法若其权系数选择适当其 结果将比前者 优。