径向喷射规整旋流分离器的理论和实验研究

发布时间：2019-11-15 04:14

【摘要】：大气污染的最重要影响因素就是总悬浮微粒物的污染,尤其是PM2.5颗粒的污染,它是造成雾霾现象和呼吸道疾病的根源。现有的调查表明,PM2.5的颗粒排放中,工业排放的比例达到60%。现有的静电除尘器或布袋除尘器可以分离气体中的PM2.5颗粒,但存在成本太高或者二次污染等问题。传统的旋风除尘器虽然成本低,但对于PM2.5小粒径颗粒物的分离效率太低。为了提高旋风分离器对小粒径颗粒的分离性能,刘根凡教授发明了一种径向喷射规整旋流分离器,利用离心分离的原理,可以分离1微米粒径的颗粒。本文针对径向喷射规整旋流分离器进行理论和实验研究。在分离效率的理论研究部分,基于连续性方程计算了径向喷射规整旋流分离器各分离空间的速度分布,基于颗粒的受力平衡方程推导了基于“停留时间”的颗粒临界分离的切割粒径计算公式,并根据试验结果确定了分级分离效率的理论计算模型。讨论了分级分离效率与几何参数、体积流量的关系。在压力损失的理论研究部分,根据径向喷射规整旋流分离器的结构特点和流场特征,按压力损失的形成原因分为局部阻力损失和沿程阻力损失两大类,分三段独立的流道分别分析其压力损失。根据试验结果对各段的局部压降阻力系数进行确定,得到分段的压降计算公式和得到总压降计算公式。在实验研究部分,根据前人的经验数据加工3种不同筒体直径的样机进行了压降和分离效率的测试。基于试验结果对入口形式进行改进,入口压降减小了30%。改进入口尺寸之后,对模型的筒体直径进行了1.2和0.8倍尺寸缩放,用滑石粉颗粒分别对样机进行了压降和分离效率测试。实验研究了一组体积流量和筒体直径对各部分压降影响,对比了压降的理论计算结果和试验结果误差。采用滑石粉颗粒对分离效率进行了测试,通过称重加入滑石粉的重量和逃逸滑石粉的重量,计算总分离效率；通过对加入滑石粉和布袋收集的逃逸的滑石粉的粒径分析结果,计算切割粒径和分离效率。从试验结果可以看出,对不同几何尺寸的分离器的分离效率存在一个体积流量的最佳值。为了深入研究最佳体积流量的影响机理,采用Fluent软件对这种新型结构形式的流场进行数值模拟研究。模拟结果验证了小颗粒分离效率高的原因是由于颗粒一进入分离空间就获得较大的径向加速度,以较高的径向速度向分离器壁面运动,同时向底部运动,有利于细小颗粒的收集,这是本结构的突出优点。体积流量对不同筒体直径的分离器切向速度和轴向速度分布影响也不同,主要是由于不同几何尺寸导致轴向速度分布变化,进而引起切向速度分布和分离效率的变化。模拟结果表明：对于D=140mm筒体直径,最佳体积流量在42m3/h,模拟结果与试验结果一致。
【图文】：

将旋风分离器的分离理论模型分为＂平衡轨道模型’’、‘俾留时间’模型＂和＂混逡逑合’模型。逡逑平衡轨道模型口ｌ（Ｂａｒｔｈ，１Ｍ６年最早提出），，也称之为‘饰分模型气图１．３所示），逡逑其原理：假设沿旋风除尘器的升气管向下存在一个圆柱ＣＳ面，在径向方向上，ＣＳ逡逑面上的颗粒（直径为ｄ）受到的离也力和阻力满足动力学平衡方程。由于离也力与逡逑，，邋逦逦逡逑

根据稳定流动状态的动量巧平巧分析旋转流场的切向流动，但忽略n

本文编号：2561139