脉冲反吹系统作为陶瓷过滤除尘器的关键组成部分之一,脉冲反吹系统性能的优劣直接关系到除尘器的除尘效果和稳定运行。目前,提升脉冲反吹系统清灰性能的方法有提高反吹压力、延长反吹时间、增大喷嘴尺寸等,这些方法虽能一定程度提高清灰效果,但是会使反吹气体的消耗量增加,导致除尘器运行成本升高。喷嘴和引射器均为脉冲反吹系统的关键组成部分,对反吹气流的流动特性和能量转换具有很大的影响。当前常用脉冲反吹清灰喷嘴所喷射出的气流存在速度上限,根据流体的膨胀增速原理,无论反吹压力如何增大,其内部气流速度均无法达到或超越音速,而反吹气流速度是影响脉冲反吹清灰效果的重要因素,这使得脉冲反吹清灰效果的提升受到极大限制。超音速喷嘴能在不依靠提升反吹压力的条件下,实现亚音速气流加速到超音速,并在不过多消耗反吹气体的情况下,有效提升脉冲反吹清灰效果。因此,本文引入航空航天和等离子喷涂等领域常用的超音速喷嘴—拉瓦尔喷嘴,使用响应面法,探究拉瓦尔喷嘴的最佳结构参数;通过拉瓦尔喷嘴与引射器进行耦合实验,研究两者结构参数与操作参数对脉冲反吹引射系数的影响;通过改变脉冲反吹工况,探讨不同类型喷嘴、反吹高度和反吹压力对陶瓷滤芯清灰效果的影响。具体研究工作如下:（1）本文基于变截面一维定常等熵流动理论计算了新型拉瓦尔喷嘴的结构尺寸范围,然后使用响应面法优化得到了拉瓦尔喷嘴的最优结构参数,入口直径为13 mm、喉部直径为8 mm、出口直径为12 mm及扩张段长度为10 mm,最后通过五次曲线型面设计优化了拉瓦尔喷嘴的渐缩段、喉部及渐扩段的型面。（2）本文通过计算流体力学的方法进行数值模拟,对拉瓦尔喷嘴与引射器组成的脉冲反吹系统进行研究发现,引射器喉部尺寸对引射系数影响显著。增加引射器喉部直径能有效提高引射系数,而引射器喉部长度与拉瓦尔喷嘴喉部直径之比不宜超过5.0。引射器渐缩段直径的尺寸不宜过大,渐缩段直径与拉瓦尔喷嘴喉部直径间的最佳直径比在7.5左右。引射器扩张段直径尺寸不宜过大,应避免扩张段直径与拉瓦尔喷嘴喉部直径之比在9.0～10.0之间。（3）针对实验室现有的陶瓷过滤除尘器设备脉冲反吹最佳工况未确定的问题。本文选择渐缩喷嘴和优化后的拉瓦尔喷嘴,通过数值模拟和现场实验的方法进行比较分析发现,采用拉瓦尔喷嘴进行脉冲反吹清灰时,其虽然在滤芯顶部产生的侧壁峰值压力比直管喷嘴和渐缩喷嘴低,但是从滤芯中部开始其侧壁峰值压力要高于渐缩喷嘴,其对滤芯底部的侧壁峰值压力要比渐缩喷嘴高637 Pa,单次脉冲反吹清灰滤芯通量的恢复率达到了97.49%。可见拉瓦尔喷嘴的反吹气流对滤芯的作用要均匀得多,清灰效果也更好;通过对不同反吹高度进行研究,得出当反吹高度为80 mm时脉冲反吹气流所引射的气体量最多,引射比达到了1.68,滤芯侧壁峰值压力为2057.16 Pa,脉冲反吹清灰效果最好;通过对不同反吹压力进行研究,发现反吹压力在0.3 MPa时,滤芯各处侧壁峰值压力均超过500～600 Pa的临界平均清灰压力,且耗气量相对较少。本文将拉瓦尔喷嘴应用到陶瓷过滤除尘器脉冲反吹系统中,通过响应面法对拉瓦尔喷嘴的结构参数进行优化,得到了喷嘴的最佳结构参数。在对拉瓦尔喷嘴和引射器组成的脉冲反吹系统的模拟实验中,研究了反吹工况对引射系数的影响。此外,本文针对实验室现有除尘设备的反吹工况进行研究,得到了该设备的脉冲反吹最佳工况,并展现了拉瓦尔喷嘴在脉冲反吹清灰中具有较大的应用潜力。