科氏力作用下旋风分离器内颗粒运动规律的研究
[Abstract]:As a simple, convenient, efficient and reliable gas-solid separation equipment, cyclone separator has been widely used in many fields such as chemical industry, petroleum, energy, environmental protection, mining and so on. At present, under the background of energy shortage and environmental deterioration, the design and application of cyclone separator in industrial production is more stringent. However, the motion of particles in the cyclone separator is extremely complex because of the anisotropic three-dimensional strong swirl flow field under the action of Coriolis force. Therefore, it is of great significance to study the flow field structure and the movement of particles in the cyclone separator to optimize the structure and enhance the performance of the cyclone separator. In this paper, the flow field and the motion of solid particles in a tangential cyclone separator are studied by means of both experimental and numerical simulation. The main contents are as follows: (1) the inlet and outlet pressure difference and particle separation efficiency of cyclone separator under different flow rates are measured experimentally. (2) the inlet and outlet pressure difference of cyclone separator is calculated by using different turbulence models. And compared with the experimental data. The results show that the QUICK scheme of the Reynolds stress model (RSM), convection term and the PRESTO pressure interpolation scheme of the pressure gradient term are more suitable for the flow field simulation of the cyclone separator. Through the analysis of gas phase flow field, it can be seen that tangential velocity and axial velocity play a leading role in the separation of particles, and the flow in the cyclone separator is accompanied by the loss of energy, which is the loss of pressure. There are secondary flows in the downward fluid in the outer circle of the cyclone separator and in the upward fluid in the inner circle. Their existence will change the flow field structure and thus affect the separation of particles. (3) on the basis of the gas phase flow field, Numerical simulation of gas-solid two-phase flow field in cyclone separator was carried out by using discrete phase model (DPM), in which the stochastic walk model based on stochastic orbital model (DRW).) was used for turbulent diffusion. Through the comparison experiment, the classification efficiency of theoretical and numerical calculation shows that the three are in good agreement with each other. The results show that the discrete phase model and the random walk model can guarantee the accuracy of the results in the simulation of gas-solid two-phase flow field. (4) by studying the relationship between particle trajectory, particle size and inlet position, we can see that, The fine particles are greatly affected by short-circuit flow because of the effect of the air adhesion zone. The small particles are greatly affected by the longitudinal eddy current, so they appear to move alternately between the inner and outer swirls, while the large particles are mainly affected by the eccentric circulation at the bottom of the cone segment. In addition, the separation efficiency of fine particles is the highest when entering from the region near the outside of the middle and lower part of the entrance, and the separation efficiency of the small particles is the highest when entering from the middle and the lower part of the entrance. The separation efficiency of large particles is the highest when entering from the upper and outer regions of the inlet. (5) according to the results of the study on the law of particle movement, the intake pipe of the cyclone separator is changed into a reentrant structure. The simulation results show that when the angle is 20 掳, the separation efficiency of the cyclone separator can be improved effectively, and the pressure drop of the separator will not be increased too much, resulting in too much energy loss.
【学位授予单位】:兰州理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TQ051.8
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,本文编号:2341175
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