一种高效旋风分离器的分离特性
发布时间：2021-07-20 21:01
为了研究大气监测系统中涉及的旋风分离器的分离性能及影响因素,根据旋风分离器设计准则,设计了结构尺寸,建立流场三维物理模型,应用雷诺应力模型（RSM）模拟气相速度场,然后加入颗粒相应用离散相模型进行气固两相流耦合计算,得出内外旋涡形式的流场对颗粒运动影响及颗粒的分离情况;为满足分离性能的要求,在初始结构方案基础上,依次改变排气管长度、直径等参数,计算并比较分离效率曲线的几何标准差。结果表明:较优结构排气管长度为42 mm、直径为18 mm,可有效抑制短路流产生,增大外部漩涡区域,保证了几何标准差为1.5±0.1,提升了分离效率。
【文章来源】：哈尔滨理工大学学报. 2020,25(03)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
PM10旋风分离器结构及原理示意图
流场Y=0截面(见图1)速度矢量分布见图2。由图可知,分离器内有内旋涡与外旋涡构成的双层旋流以外,还有局部的二次涡流;由进气口射入的大部分气流进入分离器内,有一小部分气流沿轴向朝上运动,碰到上壁面后,在排气管外壁面附近形成了二次涡流,这些涡流会将其中未经分离的颗粒聚集在长时间停留,最终增加了这部分粒子撞击到壁面上的概率,影响了分离的性能;由进气口射入的气流速度较大,紊流程度较强,并且进气口距离排气口下端较近,所以一部分颗粒流并未跟随主流体向下运动,未经分离过程经排气管流出,类似短路流,严重降低了分离性能。气相计算分析结束后,加入颗粒相计算颗粒的运动情况,得到各粒径范围内颗粒的分离效率η,如图3所示。由图可知,10 μm以下分离曲线上凹,其他下凹;随着粒径增加,η数值逐渐增加;粒径超过10 μm,η增长速率放缓。本研究的PM10分离器不仅要保证临界粒径在10±0.5 μm范围内,为了保证下一级测量准确性,须保证分离效率曲线的几何标准差为δg=1.5±0.1,如果对于大粒径颗粒的分离效果较差,使得大颗粒进入后续细分离设备,会使后续测量产生误差。
气相计算分析结束后,加入颗粒相计算颗粒的运动情况,得到各粒径范围内颗粒的分离效率η,如图3所示。由图可知,10 μm以下分离曲线上凹,其他下凹;随着粒径增加,η数值逐渐增加;粒径超过10 μm,η增长速率放缓。本研究的PM10分离器不仅要保证临界粒径在10±0.5 μm范围内,为了保证下一级测量准确性,须保证分离效率曲线的几何标准差为δg=1.5±0.1,如果对于大粒径颗粒的分离效果较差,使得大颗粒进入后续细分离设备,会使后续测量产生误差。根据图3得到dc84=13.2,dc16=6.71, dc50=8.7,计算得到分离效率曲线几何标准差:δg=dc84/dc50=1.47,δg=dc50/dc16=1.33。数值小于1.4,分离性能较差。主要是由于在临界粒径附近的颗粒,未能按理想的运动轨迹发展,主要表现在过多小粒径颗粒被PM10旋风分离器收集,过多大粒径颗粒逃逸。
【参考文献】：
期刊论文
[1]蜗壳式旋风分离器分离性能试验研究[J]. 梁容真,杜圣飞,黄永红,阎富生. 冶金能源. 2018(06)
[2]螺旋并联分配管对旋风分离器分离性能的影响[J]. 唐子腾,常玉龙,徐磊,黄渊,汪华林. 化工学报. 2018(11)
[3]两种不同入口形式的旋风分离器分离性能的对比研究[J]. 周发戚,孙国刚,韩晓鹏,娄志华,魏庆. 石油学报(石油加工). 2018(04)
[4]入口颗粒排序对旋风分离器分级性能的影响[J]. 凌国华. 工程技术研究. 2017(08)
[5]筒体直径对旋风分离器性能的影响[J]. 袁怡,孙国刚,周发戚,孙占朋. 石油学报(石油加工). 2017(04)
[6]旋风分离器的气相流场的性能分析及数值模拟[J]. 苏伟,武晶晶,于建奇,雷天升. 机械制造与自动化. 2017(03)
[7]结构参数对小型旋风分离器分离性能的影响[J]. 高雪琦,金有海,许伟伟,张学腾. 中国粉体技术. 2017(02)
[8]旋风分离器内颗粒的逃逸规律分析[J]. 姜孝国,赵翠晶,孙向文,路金勋,曾文标. 锅炉制造. 2017(02)
[9]PM2.5细颗粒物分离技术的数值模拟和性能改进[J]. 狄文静,张增福,马艺闻,徐可欣. 纳米技术与精密工程. 2014(04)
[10]基于DPM的旋风分离器内颗粒轨迹数值模拟[J]. 李丹,马贵阳,杜明俊,王海峰. 辽宁石油化工大学学报. 2011(02)
硕士论文
[1]旋风分离器气固两相流数值模拟及性能分析[D]. 汪林.哈尔滨工业大学 2007
本文编号：3293592
【文章来源】：哈尔滨理工大学学报. 2020,25(03)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
PM10旋风分离器结构及原理示意图
流场Y=0截面(见图1)速度矢量分布见图2。由图可知,分离器内有内旋涡与外旋涡构成的双层旋流以外,还有局部的二次涡流;由进气口射入的大部分气流进入分离器内,有一小部分气流沿轴向朝上运动,碰到上壁面后,在排气管外壁面附近形成了二次涡流,这些涡流会将其中未经分离的颗粒聚集在长时间停留,最终增加了这部分粒子撞击到壁面上的概率,影响了分离的性能;由进气口射入的气流速度较大,紊流程度较强,并且进气口距离排气口下端较近,所以一部分颗粒流并未跟随主流体向下运动,未经分离过程经排气管流出,类似短路流,严重降低了分离性能。气相计算分析结束后,加入颗粒相计算颗粒的运动情况,得到各粒径范围内颗粒的分离效率η,如图3所示。由图可知,10 μm以下分离曲线上凹,其他下凹;随着粒径增加,η数值逐渐增加;粒径超过10 μm,η增长速率放缓。本研究的PM10分离器不仅要保证临界粒径在10±0.5 μm范围内,为了保证下一级测量准确性,须保证分离效率曲线的几何标准差为δg=1.5±0.1,如果对于大粒径颗粒的分离效果较差,使得大颗粒进入后续细分离设备,会使后续测量产生误差。
气相计算分析结束后,加入颗粒相计算颗粒的运动情况,得到各粒径范围内颗粒的分离效率η,如图3所示。由图可知,10 μm以下分离曲线上凹,其他下凹;随着粒径增加,η数值逐渐增加;粒径超过10 μm,η增长速率放缓。本研究的PM10分离器不仅要保证临界粒径在10±0.5 μm范围内,为了保证下一级测量准确性,须保证分离效率曲线的几何标准差为δg=1.5±0.1,如果对于大粒径颗粒的分离效果较差,使得大颗粒进入后续细分离设备,会使后续测量产生误差。根据图3得到dc84=13.2,dc16=6.71, dc50=8.7,计算得到分离效率曲线几何标准差:δg=dc84/dc50=1.47,δg=dc50/dc16=1.33。数值小于1.4,分离性能较差。主要是由于在临界粒径附近的颗粒,未能按理想的运动轨迹发展,主要表现在过多小粒径颗粒被PM10旋风分离器收集,过多大粒径颗粒逃逸。
【参考文献】：
期刊论文
[1]蜗壳式旋风分离器分离性能试验研究[J]. 梁容真,杜圣飞,黄永红,阎富生. 冶金能源. 2018(06)
[2]螺旋并联分配管对旋风分离器分离性能的影响[J]. 唐子腾,常玉龙,徐磊,黄渊,汪华林. 化工学报. 2018(11)
[3]两种不同入口形式的旋风分离器分离性能的对比研究[J]. 周发戚,孙国刚,韩晓鹏,娄志华,魏庆. 石油学报(石油加工). 2018(04)
[4]入口颗粒排序对旋风分离器分级性能的影响[J]. 凌国华. 工程技术研究. 2017(08)
[5]筒体直径对旋风分离器性能的影响[J]. 袁怡,孙国刚,周发戚,孙占朋. 石油学报(石油加工). 2017(04)
[6]旋风分离器的气相流场的性能分析及数值模拟[J]. 苏伟,武晶晶,于建奇,雷天升. 机械制造与自动化. 2017(03)
[7]结构参数对小型旋风分离器分离性能的影响[J]. 高雪琦,金有海,许伟伟,张学腾. 中国粉体技术. 2017(02)
[8]旋风分离器内颗粒的逃逸规律分析[J]. 姜孝国,赵翠晶,孙向文,路金勋,曾文标. 锅炉制造. 2017(02)
[9]PM2.5细颗粒物分离技术的数值模拟和性能改进[J]. 狄文静,张增福,马艺闻,徐可欣. 纳米技术与精密工程. 2014(04)
[10]基于DPM的旋风分离器内颗粒轨迹数值模拟[J]. 李丹,马贵阳,杜明俊,王海峰. 辽宁石油化工大学学报. 2011(02)
硕士论文
[1]旋风分离器气固两相流数值模拟及性能分析[D]. 汪林.哈尔滨工业大学 2007
本文编号：3293592
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