Comparison of Methods for Modelling Vibrations of Collecting Electrodes in Dry Electrostatic Precipitators

• Autorzy: Adamiec-Wójcik I. , Nowak A. , Wojciech S.

Warianty tytułu

PL

Porównanie metod modelowania drgań elektrod osadczych elektrofiltru suchego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Dry electrostatic precipitators (ESPs) are widely used for purification of exhaust gases in industrial applications. Maintenance of their high efficiency depends primarily on periodical cleaning of the collecting electrodes (CEs). Dust removal (regeneration of CEs) is realized by inducing periodical vibrations of the electrodes. The paper presents results of vibration modelling of a system of CEs; the results were obtained by means of the finite element method, the hybrid finite element method, the finite strip method and a model formulated using Abaqus. Numerical results are compared with those obtained from experimental measurements. Conclusions concerning numerical effectiveness and exactness of the methods are formulated and reasons for differences are discussed.

PL

Elektrofiltry suche są powszechnie stosowane do odpylania przemysłowych gazów spalinowych. Utrzymanie ich wysokiej skuteczności zależy przede wszystkim od okresowego oczyszczania elektrod osadczych. Usuwanie pyłu z ich powierzchni realizuje sie poprzez wywołanie okresowych drgań elektrod. W pracy przedstawiono wyniki modelowania drgań układu elektrod osadczych. Wyniki uzyskano za pomocą metod: metody elementów skończonych, hybrydowej metody elementów skończonych, metody pasm płytowych oraz modelu sformułowanego w pakiecie ABAQUS. Wyniki obliczeń numerycznych porównano z wynikami uzyskanymi z pomiarów doświadczalnych. Sformułowano wnioski dotyczące skuteczności i numerycznej dokładności modeli oraz przedyskutowano przyczyny różnic występujących pomiędzy nimi.

Słowa kluczowe

EN

finite element method; vibration analysis; experimental verification

PL

metody elementów skończonych; analiza wibracji; weryfikacja doświadczalna

• Wydawca: Komitet Budowy Maszyn PAN
• Czasopismo: Archive of Mechanical Engineering
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. LX, nr 3
• Strony: 431--449
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Adamiec-Wójcik I.

• University of Bielsko-Biała, ul. Willowa 2, 43-309 Bielsko-Biała

autor

Nowak A.

• University of Bielsko-Biała, ul. Willowa 2, 43-309 Bielsko-Biała

autor

Wojciech S.

• University of Bielsko-Biała, ul. Willowa 2, 43-309 Bielsko-Biała

Bibliografia

• [1] Pope III C.A., Burnett R.T., Thun M.J., Calle E.E., Krewski D., Ito K., Thurston G.D.: Lung Cancer, Cardiopulmonary Mortality and Long-Term Exposure to Fine Particulate Air Pollution, JAMA 287(9) (2002) 1132-1141.
• [2] Filleul L., Rondeau V., Vandentorren S., Le Moua N., Cantagrel A., Annesi-Maesano I., Charpin D., Declercq C., Neukirch F., Paris C., Vervloet D., Brochard P., Tessier J.F., Kauffmann F., Baldi I.: Twenty five year mortality and air pollution: results from the French PAARC Survey, Occup. Environ. Med. 62 (2005) 453-460.
• [3] Woodruff T.J., Parker J.D., Schoendorf K.C.: Fine Particulate Matter (PM2.5) Air Pollution and Selected Causes of Postneonatal Infant Mortality in California, Environ. Health Perspect. 114(5) (2006) 786-790.
• [4] Meroth A.M., Gerber T., Munz C.D., Schwab A.J.: A model of the non-stationary charge flow in an electrostatic precipitator, Proceedings: ICESP VI, (1996), Hungary.
• [5] Strehlow A., Schmoch M.: Comparison of Techniques for Electrode Rapping in Electrostatic Precipitators, Proceedings: ICESP VIII, (2001), USA.
• [6] Long Z., Yao Q., Song Q., Li S.: A second-order accurate finite volume method for the computation of electrical conditions inside a wire-plate electrostatic precipitator on unstructured meshes, Journal of Electrostatics 67(4) (2009) 597-604.
• [7] Neimarlija N., Demirdˇzic I., Muzaferij S.: Finite volume method for calculation of electrostatic fields in electrostatic precipitators, Journal of Electrostatics 67(1) (2009) 37-47.
• [8] Sarna M.: Influence of dust Re-entrainment and skew gas-flow technology on ESP efficiency, Proceedings: ICESP VIII Conference, May 14-17, 2001, Birmingham, Alabama, USA, 2001.
• [9] Kim S.H., Lee K.W.: Influence of Contaminated Discharging Electrode and Collection Plates on Particle Collection Characteristics of ESP, Proceedings: ICESP VII, (1998), Korea.
• [10] Nowak A., Wojciech S.: Optimisation and experimental verification of a dust-removal beater for the electrodes of electrostatic precipitators, Computers and Structures 82(22) (2004) 1785-1792.
• [11] Nowak A.: Modelling and measurements of vibrations of collecting electrodes in dry electrostatic precipitators, Monograph (habilitation), Bielsko-Biała University Press, Poland, 2011 (in Polish).
• [12] Nowak A.: Numerical verification and experimental validation of the FEM model of collecting electrodes of dry electrostatic precipitators, Latin American Journal of Solids and Structures (in print) (2012).
• [13] Adamiec-Wójcik I.: Modelling of Systems of Collecting Electrodes of Electrostatic Precipitators by means of the Rigid Finite Element Method, The Archive of Machanical Engineering LVIII(1) (2011) 27-47.
• [14] Adamiec-Wójcik I., Nowak A., Wojciech S., Application of the finite strip method to modelling of vibrations of collecting electrodes, International Journal of Structural Stability and Dynamics (in print) (2012).
• [15] Adamiec-Wójcik I., Nowak A., Wojciech S.: Comparison of methods for vibration analysis of electrostatic precipitators, Acta Mechanica Sinica 1 (2011) 72-79.
• [16] Wittbrodt E., Adamiec-Wójcik I., Wojciech S.: Dynamics of flexible multibody systems Rigid finite element method, Springer-Verlag, Berlin Heidelberg, 2006.
• [17] Huang M., Zhao Z., Shen C.: An effective planar triangular element with drilling rotation, Finite Elements in Analysis and Design 46 (2010) 1031-1036.
• [18] Zienkiewicz O.C., Taylor R.L.: The finite element method Vol.2: Solid Mechanics, Bulterworh-Heinemann, 2003.
• [19] Britter R., Schatzmann M. (ed): Background and justification document to support the model evaluation guidance and protocol, COST Action 732, COST Office, Brussels, 2007.
• [20] VDI Guideline on environmental meteorology - prognostic microscale wind field models - evaluation for flow around buildings and obstacles, 3783 part 9, Dusseldorf, 2005.
• [21] Chang J.C., Hanna S.R.: Technical Descriptions and User’s Guide for the BOOT Statistical Model Evaluation Software Package, Version 2.0., 2005.