轴对称进口回转通道对旋风分离器分离特性影响的研究

针对单进口旋风分离器内气流轴不对称问题,将单进口旋风分离器入口方式改造为轴对称型回转通道形式（即采用双进口与单进口等长通道长度的新型切向进气方式）,从旋风分离器的进风量、入口含尘量及阻力损失等方面,分析了轴对称型进口回转通道对旋风分离器分离特性的影响。分级分离效率的试验与计算结果表明,新型旋风分离器的分离性能不仅优于单进口,而且稍优于Ｓｔａｉｒｍａｎｄ高效旋风分离器     

高温旋风分离分级效率的理论计算及其分析

旋风分离器是高温除尘技术中优先考虑的预除尘设备。以平衡尘粒模型以及相似理论原理分析为基础,给出了该分离器高温旋风分离的分级效率的计算方法,对反映其在高温状态下分离特性的参数分割粒径dc50和分布指数m进行了分析。以Stairmand高效旋风分离器为例,分级效率的理论计算结果与高温旋风分离的试验值进行了比较对照。     

CFB用旋风分离器内气相流场的数值研究

采用RSM非稳态湍流模型对循环流化床锅炉用旋风分离器内气相流场进行了数值模拟。计算值与实验值比较吻合。数值计算的结果表明:排气管下口存在明显的短路流,排尘口附近存在明显的返混现象;排气管直径增加,分离空间切向速度值降低,上行流轴向速度减小。用CFD方法计算的旋风分离器内流场可为高效CFB锅炉用旋风分离器的设计提供参考依据。     

旋风分离器内部气-固两相流场研究与发展

综述了旋风分离器内气体、粉尘运动概况及旋风器内气固两相分离模型相关理论研究,分析比较了各模型的建模思想和分析方法,并展望今后分离模型的发展趋势。     

差异旋风分离器并联性能测量及流场分析

通过改变旋向和芯管直径,设计了3种差异旋风分离器,并按中心对称方式组成了3种并联方案：相同分离器、旋向差异分离器和芯管差异分离器并联。在冷态实验装置上,测量了单分离器和并联分离器的性能,并利用FLUENT软件分析了并联分离器的流场。结果表明,并联分离器的效率均高于单分离器,且效率-气速曲线未出现“驼峰”;与相同分离器并联相比,旋向交替变化时并联总压降较小,分离效率也更低,但各分离器流量分配均匀,未发现“窜流”现象;当芯管有差异时,并联总压降增大,各分离器进口流量分配不均匀,且进、出口流量平均相差6.0%,公共灰斗中存在“窜流”,旋流稳定性变差,效率降低。为了保证并联分离器的性能,应采用相同分离器对称并联的方式。     

双入口直切式旋风分离器流场内旋进涡核现象的研究

主要研究了双入口直切式旋风分离器流场中的一种涡核非稳态现象———旋进涡核。实验表明 ,旋进涡核存在于分离器排尘口下部及锥体中下部 ,在排尘口处涡核摆动最强烈 ,同时涡核的摆动在一定操作参数下具有一定的频率和幅值 ,因此势必会造成粉尘的夹带返混 ,致使分离器效率降低。与单入口旋风分离器相比 ,双入口直切式旋风分离器内旋进涡核频率降低 ,幅值减小 ,但范围不变。说明入口形式是否轴对称对旋进涡核的存在与否不起主要作用     

旋风分离器入口结构改进及其对“短路流量”的影响

常规切向进口旋风分离器的气流进入旋风分离器后必定要经过排气芯管外壁和筒体内壁之间,因此不可避免会使得相当一部分气流没有经过分离空间而直接从排气芯管底部排出(短路流量),这也是影响旋风分离器分离效率的重要因素之一。在前人工作的基础上,对旋风分离器的进口结构进行了改进:使得旋风分离器的入口具有一定截面角,并借助数值计算技术,分别对传统的和具有一定入口截面角旋风分离器内的三维流场进行了数值模拟,计算了芯管底部的"短路流量",结果表明:进口具有一定截面角可以明显减小芯管底部的"短路流量",这对改善旋风分离器的分离效率具有重要的实际意义。     

旋风分离器分离效率影响因素分析

采用ANSYS-FLUENT数值模拟,分析了旋风分离器内压力分布和流场速度分布,对比不同气速和不同圆柱直径对旋风分离器分离率的影响。结果表明：旋风分离器的分离效率在一定范围内会随着气速的增大而增加,达到一定值后分离效率会降低;针对一种新型旋风筒结构,将其圆筒直径从5.8 m减小到5.0 m,旋风分离器的分离效率提高。     

Modeling fluid behavior and droplet interactions during liquid-liquid separation in hydrocyclones

A mechanical separation process in a hydrocyclone is described in which disperse water droplets are separated from a continuous diesel fuel phase. This separation process is influenced by droplet-droplet interaction effects like droplet breakup and coalescence resulting in a change of droplet size distribution. A simulation model is developed coupling the numerical solution of the flow field in the hydrocyclone based on computational fluid dynamics with population balances. The droplet size distribution is discretized and each discrete droplet size fraction is assumed to be an individual phase within a multiphase-mixture model. The droplet breakup and coalescence rates are defined as mass transfer rates between the discrete phases by the aid of user-defined functions. All model equations are solved with the CFD software package FLUENT™. The investigations show the impact of the cyclone geometry on the coupled population and separation dynamics. Cyclone separators with an optimized geometry show less steep velocity gradients increasing the coalescence rates and improving the separation efficiency. The calculated droplet size distributions at the cyclone overflow and at the underflow show good accordance with experimental data. The basic modeling approach can be extended and adapted to other disperse multiphase flow systems.     

循环旋风分离器内流场的数值模拟

采用CFD模拟软件Fluent6．2提供的雷诺应力模型（RSM）对循环旋风分离器内的流场进行了数值模拟研究,并与实验结果进行了比较,模拟结果与实验结果基本吻合。结果表明,循环旋风分离器特殊的流路设计,提高了内部流场的对称性,规整了气流,减少了紊流的产生,降低了设备的压降。时局部涡的分析,为进一步了解循环旋风分离器的分离机制和优化结构提供了参考依据。     

环流式旋风除尘器内流场的数值模拟

采用 CFD 模拟软件 Fluent 6.2 提供的雷诺应力模型(RSM)对环流式旋风除尘器内的流场进行了数值模拟研究.并与热线热膜风速仪实验测试结果进行了比较.模拟结果与实验结果基本吻合.结果表明:环流式旋风除尘器特殊的流路设计,避免了内外旋涡的相互干扰,增强了旋转速度,规整了流形,减小了强湍流对性能的影响,消除了旋风除尘器易产生的短路流和二次返混,提高了除尘效率,降低了设备的压降.通过对影响除尘器性能的局部涡进行分析,为进一步优化结构提供了参考依据.     

顺流式旋风分离器的分离性能研究

采用冷态对比实验研究从灰斗引出排气管的新型顺流式旋风分离器的分离性能。试验考察了导流体直径、导流体长度、导流体-排气管口距离、排气口直径等结构因素对分离性能的影响以及不同入口气速条件下的分离性能。研究结果为该类型旋风分离器的优化设计提供了依据。     

气-液旋流分离技术应用的研究进展

从技术应用、流场测定、流动机理模型理论和计算流体动力学(CFD)模拟等方面综述了国内外气-液旋流分离器的研究进展状况,介绍了国内外最新研制应用的气-液旋流分离器的结构形式、流动特性和理论依据。对气-液旋流分离技术研究发展中遇到的问题进行了分析,指出研究方向并展望了其应用前景。     

Experimental and Numerical Investigations of a Dual‐Stage Cyclone Separator

Cyclone separators can be utilized in parallel to increase particle collection efficiency. However, this leads to a maldistribution problem that causes separation performance deterioration. To improve the flow distribution, a dual‐stage multicyclone separator (DSCS) was designed, containing a tangential‐inlet circle pathway cyclone array, an axial‐inlet radiation pathway cyclone array, and a cylindrical outer chamber. Experimental and computational fluid dynamics results revealed the gas‐particle flow distribution through multicyclone arrays. Effects of flow distribution on particle deposition were investigated experimentally. Particle trajectories inside the cyclone separators were also observed. The multicyclone array proved to generate a uniform inlet velocity distribution. The proposed cyclone separator can be considered as an option to accomplish dilute gas‐particle separation.     

升气管插入深度对旋风分离器内部流场影响的数值模拟

针对旋风分离器内部复杂的三维强湍流,在仿真过程中,采用雷诺应力模型(RSM),利用贴体网格技术,模拟得到不同升气管插入深度时的旋风分离器内的切向速度分布、轴向速度分布和进出口压降。结果表明,当升气管插入深度减小时,会使总压力损失有所降低,但有一部分气流将从入口直接进入升气管形成短路,使旋风分离器的分离性能下降;对于特定的旋风分离器,升气管插入深度存在最优值,可保证较高的分离效率和较低的压降。     

旋风分离器分离性能的数值模拟与分析

以XLPB-5.0和XCX-5.0两种旋风分离器为原型,采用CFD软件对这两种旋风分离器进行了流场与分离效率的数值模拟,初步探讨了入口蜗壳形式与芯管结构对分离效率的影响。模拟结果显示:旋风分离器内流场呈各向异性分布特点,切向速度是影响分离效率的首要因素,径向速度的存在会造成"流场短路"现象,使轴向速度呈不对称分布,导致分离效率的降低。轴向速度与径向速度的共同作用促使颗粒在旋风分离器内做螺旋运动;XLPB-5.0和XCX-5.0的分离效率分别为92.55%和94.96%,与实验结果基本吻合,且不同芯管参数下XCX型的分离效率比XLPB型高;螺旋式入口蜗壳(XCX-5.0型)对旋风分离器上部流场的影响相比直流式入口蜗壳(XLPB-5.0型)复杂;对于两种旋风分离器,随着芯管直径的增大,分离效率逐渐变小;随着芯管深度的增大,分离效率先增大后减小。     

新型双蜗壳式旋风分离器内流场分布的试验研究

采用五孔球探针测试仪对一种新型双渐开线入口结构旋风分离器分离空间的三维速度和压力分布进行了测量。试验结果表明,该旋风分离器分离空间的切向速度呈现“驼峰”分布,最大值达到29vp,离心力场较强,上行流区的静压变化为顺压梯度,有利于降低压力损失;在流场测量的基础上,利用积分离散化的方法计算了分离空间的下行流量,指出控制短路流和分离空间下端的旋涡流动是进一步的优化方向。     

液液旋流分离器的数值模拟研究进展

旋流分离器是近年来发展非常迅速的液液分离设备,其主要优点是高效、节能、占地面积少且成本低,工业应用广泛。数值模拟是液液旋流分离器研发与研究的重要手段。本工作系统地介绍了目前液液旋流分离器在数值模拟中的研究进展,详细地分析了数值模拟过程中旋流分离器模型的选择、几何结构和操作参数的改变对分离效率和流场的影响及最终的评价指标,并对几何结构和操作参数改变提出了见解,对液滴破碎和聚并、旋涡的数值模拟及开发新的公式评价分离效率进行了展望。     

循环旋风分离器内气液两相流动数值模拟

采用雷诺应力模型RSM对循环旋风分离器内气液两相流动的情况进行了数值模拟研究,讨论了循环旋风分离器内切向速度、轴向速度、径向速度、压力场、雷诺应力的分布特点以及相同入口速度下分离器内液滴运动轨迹与分离器的分离效率。数值模拟结果表明,循环旋风分离器切向速度呈现明显的驼峰状,轴向速度上行流和下行流明显,径向速度相对较小,压力由轴心向外逐渐升高,雷诺应力分布复杂且无明显规律,分离器对小直径液滴分离效率较低,入口速度对分离效率的影响比较明显。     

Characterization of multiphase gas–solid flow and accuracy of turbulence models for lower stage cyclones used in suspension preheaters

This study involved the analysis and characterization of the multiphase flow phenomenon inside the lower stage cyclone separator used in the clinker burning process. The analysis was performed using both CFD and experimental research methods. Very few studies are devoted to such types of cyclone separators, which in addition to their basic functions are also responsible for the technological process. Due to the atypical working conditions of these cyclone separators, they are characterized with a complex geometry, which significantly differs from that of the traditional separators.Furthermore, the evaluation of the accuracy and level of reliability of the two models of turbulence closure—k-e RNG and RSM(RANS), and the LES. The results obtained led to the conclusion that for the lower stage cyclone separators, the LES model proved to be the most accurate(both in the case of forecasting the separation efficiency and pressure drop). The performance parameter(in particular the separation efficiency) values obtained for the RSM model were also characterized by high accuracy. The k-e RNG model was characterized by significantly larger deviations.