自动反冲洗过滤器流场数值模拟分析

作者:侯宗宗;王要伟;王宾宾;杨志锋; 刊名:过滤与分离 上传者:陆亚楠

【摘要】由于船舶压载水排放标准日益严苛,优化设计出效果更好的自动反冲洗过滤器越来越紧迫。采用CFD软件对自动反冲洗过滤器在300、400、450 m3/h的三种不同进水口流量下的流场进行模拟计算下,获得相应的流场云图,并对仿真结果值与过流试验值进行了比较。结果表明,仿真模拟结果与试验值相差不大,进水口流量的变化对过滤器流场影响不大,随着流量的增大,过滤器压差与速度差也相应增大,这些因素将影响过滤器的性能,为自动反冲洗过滤器的优化设计与流量选型提供必要的理论依据。

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2017Vol.27No.4 过滤与分离 JournalofFiltration&Separation 自动反冲洗过滤器流场数值模拟分析 侯宗宗,王要伟,王宾宾,杨志锋 (中国船舶重工集团公司第七二五研究所,河南 洛阳 471023) 摘 要:由于船舶压载水排放标准日益严苛,优化设计出效果更好的自动反冲洗过滤器越来越紧迫。 采用 CFD 软件对自动反冲洗过滤器在 300、400、450 m3/h 的三种不同进水口流量下的流场进行模拟计算下,获得相应的流场云图,并对仿真结果值与过流试验值进行了比较。 结果表明,仿真模拟结果与试验值相差不大,进水口流量的变化对过滤器流场影响不大,随着流量的增大,过滤器压差与速度差也相应增大,这些因素将影响过滤器的性能,为自动反冲洗过滤器的优化设计与流量选型提供必要的理论依据。 关键词:自动反冲洗过滤器;数值模拟;压差;流量;流场 中图分类号:TQ051.8+5;TP391.9;U664.9+2 文献标识码:A 文章编号:1005-8265(2017)04-0027-05 收稿日期:2017-09-30 作者简介:侯宗宗(1986-),男,硕士,E-mail:houzong0511@163.com. 0 前言 船舶压载水系统是远洋运输船舶用于提高船舶的稳性而必备的装置,调节船舶稳性需要抽取与排放部分压载水,为了避免由此而造成的环境污染,压载水处理系统中均安装有自动反冲洗过滤器,自动反冲洗过滤器具有安装方便、占用空间小、吸污效果好及运行稳定性高等特点[1]。 当前,国内的自动反冲洗过滤器的理论研究、设计与制造水平与国外还存在着一定的差距,而《压载水公约》即将生效,船舶压载水必须达到其排放标准[2],而设计与开发出性能更为优良的船舶压载水自动反冲洗过滤器势在必行。 随着 CFD 技术的飞速发展, 数值模拟计算已具备相当高的可靠性与精确度[3,4],本研究依据已研发设计出的某型号自动反冲洗过滤器,并根据试验相关数据, 仿真模拟在不同流量下,自动反冲洗过滤器的内部流场情况,为船舶压载水自动反冲洗过滤器的性能分析,以及优化设计与性能分析提供必要的理论依据, 具有一定的意义。 1 自动反冲洗过滤器结构与工作原理 1.1 自动反冲洗过滤器结构 自动反冲洗过滤器由直筒体、滤网、反冲洗腔、传动部件等组成,其结构如 1 图所示。 粗滤网为不锈钢冲孔板,细滤网为五层不锈钢烧结网,进出水口在同一水平线上。 正常过滤情况,原水由进水口进入,通过粗滤网、细滤网,过滤后的水通过出水口流出,污物随着过滤的进行而积聚在细滤网的内表面,当进出口压差(滤网内外压差值)达到一定值时,自动控制启动反冲洗工作,污物从吸污嘴流入吸污轴,流经反冲洗箱,从排污阀排出,此时过滤正常进行。吸污传动部件做旋转往复式运动,当压差值降低到设置值时,自动控制停止反冲洗工作。 1.2 自动反冲洗过滤器技术参数 本文选择某型号自动反冲洗过滤器,其技术参数见表 1,处理水量为 400 m3/h,进出口直径均采用 DN250, 当压差传感器的压差在 38 kPa 时,过滤自动进行反冲洗,直至压差低于 15 kPa;当压差达到 50 kPa 时,表明清洗出现故障或者清洗不下来等情况,则发出报警信号,确保过滤器的 27· · 2017Vol.27No.4过滤与分离 JournalofFiltration&Separation 46 2 35 安全。 2 自动反冲洗过滤器的数值模型 2.1 自动反冲洗过滤器的数值模型 建立三维仿真简化模型如图 2 所示,滤网采用多孔介质模型来进行过滤器数值模拟

参考文献

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