技术
采用Design-Expert软件辅助分析,得到响应曲面如图6~8所示。因素H、β和H、r之间对除雾器性能的交互影响均十分明显。图6、7的响应曲面较陡峭,Z轴取值范围大,而图8的曲面较平滑,Z轴取值域范围小。图6表明：固定r及β,H减小有助于提高除雾器性能;但在同一H（10~14mm）下,随着β的增大,除雾器性能上升。
两者趋势不同,表明减小H需要同时提高β才能使除雾器性能提高。图7表明：当H为14~26mm时,r为24~28mm才能达到目标响应的较大值,而当H为10~14mm时,r的增大或减小对除雾器性能影响不明显。相比较而言,图8曲面曲率较小,交互作用较弱。
图6H和β交互作用的响应曲面
图7H和r交互作用的响应曲面
图8β和r交互作用的响应曲面
3.5钩片结构参数优化
对目标函数在二次多项式预测模型的基础上求最优解,所得的最优结构参数为H=15.51mm、β=35.96°、r=25.78mm。依照最优条件尺寸,设计带钩波纹板除雾器,进行数值模拟。响应曲面法优化前后除雾器性能对比如表4所示,除雾器风速-性能曲线对比如图9所示。
图9中18号试验中除雾器的结构参数为Box-Behnken实验设计的中心点除雾器钩片尺寸参数,即单个因素使得响应值最优的组合,19号试验中除雾器的结构参数为响应曲面法优化后的除雾器钩片尺寸参数。
表4响应曲面法优化前后除雾器性能对比
图9响应曲面法优化前后除雾器风速-性能曲线对比
从表4和图9的结果可以看出,2组除雾器在风速升高时性能变化一致;而经过响应面法优化的19号曲线,其除雾性能下降缓慢,能够在除雾器发生堵塞或烟气量较大时,保证较高的除雾效率与较低的压力损失。为便于提高整体除雾器效率,按照响应面法优化结果,带钩波纹板型除雾器的设计可以考虑3级叶片布置的方式。
4结语
本文将响应曲面法应用于求解除雾器钩片尺寸最优解的计算中,得到了除雾器性能的预测模型和响应曲面图,用以直观分析各单因素对除雾器性能的影响及各因素交互作用。研究结果表明：H为单因素中对除雾器性能影响最大的1项;H与β的交互作用对除雾器性能的影响较大。
研究得到的除雾器钩片最优条件为：H=15.51mm,β=35.96°,r=25.78mm。优化后的除雾器性能有一定程度的提高,特别是在烟气流速过高情况下,除雾器依然能保持较高的除雾性能。本文提出的以除雾效率与压降之差作为目标函数,基于响应曲面的优化方法为除雾器的设计提供了新思路。
