旋风流场的导流与整流

针对环流式旋风除尘器分离区内存在影响分离效率的涡流与非理想流动情况,提出在旋风除尘器内增设导流件以改进其性能,利用CFD大型流体模拟软件F luent6.2提供的雷诺应力模型(RSM)进行了数值模拟研究,优化了导流件结构,并进行了实验验证。模拟结果表明:增设导流件后,环流式旋风除尘器一次分离区内气流旋转更加规整,气流旋转圈数增加,流体的切向速度增大,有利于粉尘分离。实验结果证明:添加导流件后,除尘器分离效率由94%左右提高至96%左右,设备压降略有增加。     

环流式旋风除尘器的结构改进与优化

研究开发出的环流式旋风除尘嚣,其结构为同轴双套筒形式,含尘气体从内筒下部进入,大部分由顶部直接排出,克服了一般旋风除尘器流动线路长的缺陷.依据总体研究思路初步确定除尘器结构尺寸及导流件结构,由大涡模拟结果对内部构件进行优化,并结合实验测试,确定最佳内构件结构和最佳操作条件.实验结果表明环流式旋风除尘嚣与DⅢ型旋风除尘器相比,具有压降低、分离效率高、操作弹性大等优点.     

环流式旋风除尘器内颗粒运动的数值模拟

采用CFD软件Fluent提供的雷诺应力模型（RSM）和随机轨道模型,对环流式旋风除尘器内颗粒运动轨迹进行了数值模拟研究。预测了不同粒径颗粒的运动轨迹和分离效率。结果表明：颗粒在环流式旋风除尘器内的运动路径比常规除尘器长;特殊的流路设计,避免了常规旋风除尘器易产生的上灰环和颗粒短路问题,使除尘效率大幅度提高;除尘器内颗粒运动有较强的随机性,尤其对于小颗粒,受气流湍动影响显著。对不同粒径颗粒分离效率的预测表明：环流式旋风除尘器的分割粒径为1．25μm。     

单双切向环流式旋风除尘器的比较

以粉煤灰 空气为实验物系 ,测定了单、双切向环流式旋风除尘器的除尘效率和压降。实验结果表明 ,双切向环流式旋风除尘器的除尘效率比单切向环流式旋风除尘器的除尘效率有所提高 ,压降比单切向环流式旋风除尘器的压降低 2 0 0Pa ,处理量有所增大     

环流式旋风除尘器的工业应用

本研究工作在实验室研究的基础上 ,对环流式旋风除尘器进行工业放大 ,并对工业环流式旋风除尘器的分离效果和压降进行了测试。工业应用表明 ,环流式旋风除尘器处理量大 ,操作稳定 ,放大效应小 ;工业环流式旋风除尘器与常规型旋风除尘器相比 ,用于合成氨造气和复合肥车间干燥窑炉除尘的效率提高了 15 % ,压降降低了 4 0 %左右     

环流循环除尘系统的开发(Ⅰ)除尘系统的性能

针对亚微米粉尘的除尘开发出了环流循环除尘系统.实验测试了环流循环除尘系统、环流式旋风除尘器、常规型除尘器的效率和压降.结果表明,环流循环除尘系统对分子筛的除尘效率达到了97%以上,分割直径d50为0.33～0.65μm,明显地高于B型和环流式旋风除尘器,压降小于3000Pa,只比B型旋风除尘器的单台压降高60%左右.     

大型环流式旋风除尘器流场模拟

采用CFD模拟软件Fluent6．2提供的雷诺应力模型（RSM）对大型环流式旋风除尘器内的流场进行了数值模拟研究。结果表明：大型环流式旋风除尘器避免了顶部灰环,降低了设备的压降。但由于放大效应,内部流场出现局部涡,造成除尘效率降低,通过对顶部、灰仓等部位改进后,局部涡明显减少,除尘效率提高3％～6％。     

环流式旋风分离器旋进涡核的数值分析

采用雷诺应力模型对环流式旋风除尘器中三维非稳态流场进行了数值模拟计算.分析了环流式旋风分离器中旋进涡核的频率及幅值沿径向和轴向的变化规律.比较了环流式旋风分离器与 DⅢ型旋风分离器中旋进涡核的特征参数.结果表明:环流式旋风分离器与 DⅢ型旋风分离器相比,环流式旋风分离器中的旋进涡核平均波动频率降低了58%,最大波动幅值减少26%.     

新型旋风除尘器的开发

研究者所开发的环流式旋风除尘器 ,其结构为同轴双套筒形式 ,含尘气体从内筒下部进入 ,基本上由顶部直接排出 ,克服了一般旋风除尘器流动线路长的缺陷 ,实验研究及工业放大均表明 :与同尺寸标准型旋风除尘器相比较 ,环流式旋风除尘器具有能耗低、分离效率高、操作弹性大等优点。     

环流式旋风除尘器在合成氨造气系统中的应用

本研究工作测试了环流式旋风除尘器的分离效率和压降。结果表明，环流式旋风除尘器处理量大，操作稳定，放大效应小；工业环流旋风除尘器与常规型旋风除尘器相比，用于合成氨造气系统除尘的效率提高了15％，压降降低了40％左右。     

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。     

环流循环除尘系统分离柱内旋风流场的基本分析

环流循环除尘系统是旋风分离技术上的一个重要突破,它成功地解决了用旋风分离器高效捕集亚微米粉尘(≤2μ)的问题,同时还具有压降低、操作弹性大等优点。而分离柱作为环流循环除尘系统的主要组成部分,对分离效果起着重要的作用。因此,对分离柱内部流场进行系统的研究十分必要。文章从柱坐标下理想流体的N-S方程和连续性方程出发,对环流循环除尘系统分离柱内旋风流场进行了系统的理论分析,推导出分离柱内理想流体的径向速度、切向速度和轴向速度的基本表达式,并将计算值和试验值进行了比较。研究结果表明,所采用的数学模型和计算公式是可行的。     

熵产方法在旋风分离器内部能耗分析中的应用

应用雷诺应力模型对壁面绝热的旋风分离器的流场进行数值分析,对模拟结果采用熵产分析法和(火用)分析法计算分离器的(火用)损,证实了热力学第二定律研究旋风分离器能量损失的可行性。分别计算了旋风分离器内湍流熵产、黏性熵产、壁面熵产和温差传热熵产。结果表明,壁面熵产和湍流熵产占总熵产的比例分别大于56%和38%,是影响旋风分离器能耗的主要因素。分析了旋风分离器内局部熵产,结果表明,芯管附近体积占旋风分离器体积的10%,其熵产占分离器总熵产的比例高于14%,灰斗入口附近体积仅为旋风分离器体积的5.8%,其熵产占总熵产的比例高于16%,因此芯管附近和排尘口附近是旋风分离器能耗的主要区域。     

分流型芯管对导叶式旋风管内颗粒逃逸的控制

Experimental and computational fluid dynamics was used in this study to predict the escape particles and evaluate the performance of PSC type cyclone tube with slotted vortex finder.The simulation results showed that the PSC type cyclone tube could remove the particles with a diameter greater than 5 μm.The PSC type cyclone tube increased the grade efficiency of particles with a diameter greater than 2 μm as compared with the Shell type cyclone tube.Short circuit flow occurred around the vortex finder slots and there was almost no short circuit flow under the vortex finder inlet.Most small particles escaped from vortex finder slots of the PSC type cyclone tube.The slotted vortex finder could develop “upwards flow” near the vortex finder inlet outside wall and control the escape particles under the vortex finder inlet.The force analysis of particles near the slotted vortex finder slots showed that gas flow carried the particles with a diameter smaller than 3 μm out the separator.     

Function and effect of the inner vortex on the performance of cyclone separators

The inner vortex plays a key role in the performance of cyclone separators. To explore the function and effect of the inner vortex in cyclone separators, a series of metal rods and metal blades are inserted in the typical Lapple cyclone separator to reduce the intensity of the inner vortex. First, the changes in general performance of cyclones are measured by experimental methods after insertion of the metal rods and metal blades. The flow field and particle motion are then simulated, respectively, by means of a Reynolds stress model (RSM) and a Lagrangian particle tracking (LPT) model. The results show that when the length of the metal blades is less than the boundary between the inner and outer vortexes, that is, the outer vortex remains unchanged and the inner vortex is destroyed partly, the separation efficiency remains constant and the pressure drop significantly decreases. When the length of the metal blades exceeds the boundary, the inner vortex is completely destroyed, and the outer vortex is significantly damaged, which results in sharp decrease of both the separation efficiency and pressure drop. The results indicate that the inner vortex has a notable effect on the pressure drop and virtually none on the separation efficiency. © 2017 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 63: 4508–4518, 2017     

一种新型旁路式直流旋风分离器的性能研究

针对传统的直流旋风分离器分离效率低的问题,提出了一种新型旁路式直流旋风分离器。通过模型试验,对比分析了传统的、旁路式和带稳流器的旁路式等三种直流旋风分离器的性能。结果表明,采用旁路和稳流器可显著提高直流旋风分离器的分离效率。进而又通过数值模拟的方法,研究了其内部流场,分析了旁路和稳流器提高直流旋风分离器效率的流体力学机理。