新型组合式微旋风分离器结构性能研究
发布时间：2021-01-14 04:25
微型旋风分离器能高效分离微细颗粒,将其并联组合使用可满足工业过程中不同处理能力的需要。采用实验研究和数值模拟相结合的方法,系统研究了组合式微旋风分离器内部气相流场特征、颗粒运动轨迹、分离效率等,为微并联旋风分离器的优化设计提供理论依据。借助搭建的组合式微旋风分离器实验平台,研究了该分离器的分离性能,结果表明:组合式微旋风分离器压降随入口气速增大而增大,中心对称并联组合方式并未加剧动力损失;组合式微旋风分离器的分离效率随微旋风元件入口气速、入口颗粒浓度增大而增大,到达临界值后保持稳定,微旋风元件入口气速较小时,颗粒浓度对分离效率的影响更显著;微旋风元件入口气速vin≥8.29m·s-1时,组合式微旋风分离器即可高效脱除5 μm以下微细颗粒;组合式微旋风分离器的分离性能优于单个微旋风分离器。利用Fluent软件对组合式微旋风分离器内的气相流场进行了数值模拟研究,结果表明:切向速度在微旋风元件内部的分布呈现组合涡的特征,对分离效率和压降的影响非常显著;轴向速度在其圆柱体和圆锥体内几乎呈现轴对称分布,分布呈倒V型;在准自由涡区域径向速度值较小且分布较均匀,在强制涡区域径向速度较大且正负相间,呈...
【文章来源】：华东理工大学上海市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１旋风分离器结构示意图??Ｆｉｇ．?２．１?Ｃｙｃｌｏｎｅ?ｓｅｐａｒａｔｏｒ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｄｉａｇｒａｍ??当含尘气体从进气口进入旋风分离器时，由于分隔壁的限制，它从直线运动变为??
第２章文献综述??２．１旋风分离器基本结构及工作原理??传统旋风分离器的基本结构如图２．１所示，通常由进气管、排尘管、排气管、气??缸部分和锥形部分组成。结构的每个部分由各种形式组成，它们构成了类型多样的旋??风分离器，其工作原理相同，性能上有所差异，以适应不同工业需求。??排气口??讀??向下外旋＇＇一社内旋??图２．１旋风分离器结构示意图??Ｆｉｇ．?２．１?Ｃｙｃｌｏｎｅ?ｓｅｐａｒａｔｏｒ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｄｉａｇｒａｍ??当含尘气体从进气口进入旋风分离器时，由于分隔壁的限制，它从直线运动变为??圆周运动。大部分旋流气流在轴向上产生向下的螺旋运动，流向锥形部分，通常称为??外部涡流。此时，在旋转过程中，气体中的颗粒被离心地压到隔板的壁上，并且通过??颗粒和壁表面之间的碰撞逐步地损失动量。最终，外部涡流在落入排尘口时被分离。??旋转向下移动的气流导致环境气流压力上升，导致在分离器的中心处形成低压区域，??当气流移动到锥体的底部时
ｗ??（ａ）?（ｂ）??图２．２?“停留时间”模型和“平衡轨道”模型示意图??（ａ）“停留时间”模型（ｂ）“平衡轨道”模型１－Ｐａｒｔｉｃｌｅ；?２－ＣＳ?ｓｕｒｆａｃｅ??Ｆｉｇ．?２．２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?＂?ｒｅｓｉｄｅｎｃｅ?ｔｉｍｅ＂?ｍｏｄｅｌ?ａｎｄ?ｔｈｅ?＂ｂａｌａｎｃｅｄ?ｏｒｂｉｔ＂?ｍｏｄｅｌ??（ａ）?ｔｈｅ?＂?ｒｅｓｉｄｅｎｃｅ?ｔｉｍｅ＂?ｍｏｄｅｌ?（ｂ）?ｔｈｅ?＂ｂａｌａｎｃｅｄ?ｏｒｂｉｔ＂?ｍｏｄｅｌ??影响旋风分离器分离效率的因素很多，除了旋风分离本身几何结构参数影响外，??最主要的影响因素便是颗粒浓度，很多学者也针对此做了研究。Ｈｕａｎｇ等［１９］通过双向??耦合ＣＦＤ模拟和实验研究了颗粒浓度（１．６－１１４．３?ｇ＇ｍ－３）对旋风分离器性能的影响。结果??发现，颗粒浓度的增加使壁面区域的颗粒更加丰富且在较低的进气速度下，由于颗粒??扫掠效应较大，颗粒团聚，分离效率随着颗粒浓度的增大而增大。Ｗａｎ等［２（）１对旋风分??离器中不同粒径颗粒的固体浓度进行了研究，结果表明，大颗粒在壁面区域有较高的??浓度，小颗粒在内涡区域浓度较高，且分离器壁面附近存在旋流尘链，顶板下方存在??旋流尘环。＊１丨等［２１］在环境温度和大气压条件下研究了颗粒浓度为５－２０００ｍｇ＿ｍ＿３，入口??速度为６－３０?ｍ?ｓ４的旋风分离器的分离效率和分级效率。结果发现
【参考文献】：
期刊论文
[1]排气管内置深度对气-液旋流分离器流动特性的影响[J]. 罗小明,王佩弦,陈建磊,何利民. 石油学报(石油加工). 2017(04)
[2]化肥厂并联布置的旋风分离器组的优化研究[J]. 马欣,徐洋. 化工机械. 2016(04)
[3]差异旋风分离器并联性能测量及流场分析[J]. 陈建义,高锐,刘秀林,李真发. 化工学报. 2016(08)
[4]旋风分离器分离性能的数值模拟与分析[J]. 陈俊冬,宋金仓,曾川,邹鹏程,王晓天,陈海焱. 化工进展. 2016(05)
[5]基于返料灰温偏差的600MW（e）循环流化床锅炉内气固不均匀分布[J]. 莫鑫,蔡润夏,吕俊复,杨海瑞,雷秀坚,凌文,苏虎,周琪. 中国电机工程学报. 2016(08)
[6]并联旋风分离器的旋流稳定性分析[J]. 刘丰,陈建义,张爱琴,高锐. 过程工程学报. 2015(06)
[7]辛安选煤厂两级串联旋风分离器分离性能研究[J]. 董敏,刘淑良,杨洪征,孙甜甜. 煤炭工程. 2015(01)
[8]四旋风分离器单侧并联布置循环流化床冷态试验[J]. 王法军,宋国良,王小芳,刘志成,孙运凯,吕清刚. 电站系统工程. 2014(02)
[9]气液旋流分离器进口宽高比优化的数值模拟[J]. 周云龙,米列东. 过程工程学报. 2013(05)
[10]升气管插入深度对旋风分离器流场影响的数值模拟[J]. 谷瑞青,陶华东. 化工时刊. 2013(04)
本文编号：2976210
【文章来源】：华东理工大学上海市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１旋风分离器结构示意图??Ｆｉｇ．?２．１?Ｃｙｃｌｏｎｅ?ｓｅｐａｒａｔｏｒ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｄｉａｇｒａｍ??当含尘气体从进气口进入旋风分离器时，由于分隔壁的限制，它从直线运动变为??
第２章文献综述??２．１旋风分离器基本结构及工作原理??传统旋风分离器的基本结构如图２．１所示，通常由进气管、排尘管、排气管、气??缸部分和锥形部分组成。结构的每个部分由各种形式组成，它们构成了类型多样的旋??风分离器，其工作原理相同，性能上有所差异，以适应不同工业需求。??排气口??讀??向下外旋＇＇一社内旋??图２．１旋风分离器结构示意图??Ｆｉｇ．?２．１?Ｃｙｃｌｏｎｅ?ｓｅｐａｒａｔｏｒ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｄｉａｇｒａｍ??当含尘气体从进气口进入旋风分离器时，由于分隔壁的限制，它从直线运动变为??圆周运动。大部分旋流气流在轴向上产生向下的螺旋运动，流向锥形部分，通常称为??外部涡流。此时，在旋转过程中，气体中的颗粒被离心地压到隔板的壁上，并且通过??颗粒和壁表面之间的碰撞逐步地损失动量。最终，外部涡流在落入排尘口时被分离。??旋转向下移动的气流导致环境气流压力上升，导致在分离器的中心处形成低压区域，??当气流移动到锥体的底部时
ｗ??（ａ）?（ｂ）??图２．２?“停留时间”模型和“平衡轨道”模型示意图??（ａ）“停留时间”模型（ｂ）“平衡轨道”模型１－Ｐａｒｔｉｃｌｅ；?２－ＣＳ?ｓｕｒｆａｃｅ??Ｆｉｇ．?２．２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?＂?ｒｅｓｉｄｅｎｃｅ?ｔｉｍｅ＂?ｍｏｄｅｌ?ａｎｄ?ｔｈｅ?＂ｂａｌａｎｃｅｄ?ｏｒｂｉｔ＂?ｍｏｄｅｌ??（ａ）?ｔｈｅ?＂?ｒｅｓｉｄｅｎｃｅ?ｔｉｍｅ＂?ｍｏｄｅｌ?（ｂ）?ｔｈｅ?＂ｂａｌａｎｃｅｄ?ｏｒｂｉｔ＂?ｍｏｄｅｌ??影响旋风分离器分离效率的因素很多，除了旋风分离本身几何结构参数影响外，??最主要的影响因素便是颗粒浓度，很多学者也针对此做了研究。Ｈｕａｎｇ等［１９］通过双向??耦合ＣＦＤ模拟和实验研究了颗粒浓度（１．６－１１４．３?ｇ＇ｍ－３）对旋风分离器性能的影响。结果??发现，颗粒浓度的增加使壁面区域的颗粒更加丰富且在较低的进气速度下，由于颗粒??扫掠效应较大，颗粒团聚，分离效率随着颗粒浓度的增大而增大。Ｗａｎ等［２（）１对旋风分??离器中不同粒径颗粒的固体浓度进行了研究，结果表明，大颗粒在壁面区域有较高的??浓度，小颗粒在内涡区域浓度较高，且分离器壁面附近存在旋流尘链，顶板下方存在??旋流尘环。＊１丨等［２１］在环境温度和大气压条件下研究了颗粒浓度为５－２０００ｍｇ＿ｍ＿３，入口??速度为６－３０?ｍ?ｓ４的旋风分离器的分离效率和分级效率。结果发现
【参考文献】：
期刊论文
[1]排气管内置深度对气-液旋流分离器流动特性的影响[J]. 罗小明,王佩弦,陈建磊,何利民. 石油学报(石油加工). 2017(04)
[2]化肥厂并联布置的旋风分离器组的优化研究[J]. 马欣,徐洋. 化工机械. 2016(04)
[3]差异旋风分离器并联性能测量及流场分析[J]. 陈建义,高锐,刘秀林,李真发. 化工学报. 2016(08)
[4]旋风分离器分离性能的数值模拟与分析[J]. 陈俊冬,宋金仓,曾川,邹鹏程,王晓天,陈海焱. 化工进展. 2016(05)
[5]基于返料灰温偏差的600MW（e）循环流化床锅炉内气固不均匀分布[J]. 莫鑫,蔡润夏,吕俊复,杨海瑞,雷秀坚,凌文,苏虎,周琪. 中国电机工程学报. 2016(08)
[6]并联旋风分离器的旋流稳定性分析[J]. 刘丰,陈建义,张爱琴,高锐. 过程工程学报. 2015(06)
[7]辛安选煤厂两级串联旋风分离器分离性能研究[J]. 董敏,刘淑良,杨洪征,孙甜甜. 煤炭工程. 2015(01)
[8]四旋风分离器单侧并联布置循环流化床冷态试验[J]. 王法军,宋国良,王小芳,刘志成,孙运凯,吕清刚. 电站系统工程. 2014(02)
[9]气液旋流分离器进口宽高比优化的数值模拟[J]. 周云龙,米列东. 过程工程学报. 2013(05)
[10]升气管插入深度对旋风分离器流场影响的数值模拟[J]. 谷瑞青,陶华东. 化工时刊. 2013(04)
本文编号：2976210
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