α型旋风分离器放大效应的数值分析

发布时间：2022-01-06 01:41

　　旋风分离器放大效应显著,是影响其分离效率和压降的重要因素。利用ANSYS软件,对经过几何相似放大的筒体直径分别为80、150、240、320、450和1 000 mm的α型旋风分离器进行数值模拟,气相采用RSM模型,颗粒相采用DPM模型。结果表明:旋风分离器尺寸按几何相似放大后,在相同进口气速下,随着旋风分离器筒径的增大,切向速度、静压和湍动能均呈增大趋势;轴向速度分布由倒V形变为倒W形,不利于颗粒的分离。颗粒运动数值模拟与分离效率试验结果均表明:α型旋风分离器经过几何相似放大,筒体直径越大,颗粒运动轨迹更加紊乱,分离效率越低;旋风分离器放大效应对直径20μm以上颗粒分离效率的影响不大,对直径10μm以下颗粒的分离效率影响显著。 

【文章来源】：矿山机械. 2020,48(06)

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

模拟结果与试验数据对比

切向速度对旋风分离器分离效率的影响最为关键，一般认为切向速度越大，离心力越大，颗粒越容易被分离[14]。图3所示为y=0截面处不同直径旋风分离器的切向速度分布云图。由图3可以看出，切向速度分布整体呈现出较好的轴对称性；但在锥体部分，中心涡核偏离轴线而左右摆动，轴对称性差，即产生了明显的“摆尾”现象；当筒体直径超过240 mm时，内外旋流交界处逐渐产生了局部涡流，且局部涡的大小随筒体直径的增大而增大；筒体直径为1 000mm时的局部涡最为明显(见图3(f))。这些局部涡一方面会夹带外旋流内颗粒进入内旋流，另一方面也会加剧“摆尾”现象，都会导致分离效率的大幅下降。图4(a)所示为在z=-0.8 D截面上的切向速度分布。由图4可以看出，切向速度分布以最大速度点为分界点，内旋涡为准强制涡，外旋涡为准自由涡，呈现出Rankine组合涡[15]特征，有一定的对称性。旋风分离器筒体直径由80 mm增加到1 000 mm时，最大切向速度由36.27 m/s减小到34.56 m/s；且随着直径的增大，最大切向速度的相对位置r/R的值由0.18增大到0.40，表现为内部强制涡增大，外部自由涡减小，不利于颗粒的分离。

图4(a)所示为在z=-0.8 D截面上的切向速度分布。由图4可以看出，切向速度分布以最大速度点为分界点，内旋涡为准强制涡，外旋涡为准自由涡，呈现出Rankine组合涡[15]特征，有一定的对称性。旋风分离器筒体直径由80 mm增加到1 000 mm时，最大切向速度由36.27 m/s减小到34.56 m/s；且随着直径的增大，最大切向速度的相对位置r/R的值由0.18增大到0.40，表现为内部强制涡增大，外部自由涡减小，不利于颗粒的分离。图4 在进口气速为20 m/s的条件下，不同截面处旋风分离器的切向速度分布情况

【参考文献】：
期刊论文
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[3]物性和结构参数对旋风分离器压降影响的数值模拟[J]. 袁惠新,李丽丽.  矿山机械. 2010(05)
[4]不同湍流模型在旋风分离器三维数值模拟中的应用和比较[J]. 王海刚,刘石.  热能动力工程. 2003(04)
[5]旋风分离器放大效应的分析[J]. 邵明望.  通风除尘. 1996(04)
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博士论文
[1]大型CFB锅炉气固流动若干关键性技术研究[D]. 陈继辉.重庆大学 2008

硕士论文
[1]旋风分离器内气固两相流数值模拟与稳定性研究[D]. 刘琳.浙江理工大学 2016
[2]旋风分离器内气固两相流的实验与数值研究[D]. 蒋梦婷.兰州大学 2013



本文编号：3571461