旋风分离器流场分析与结构优化的数值模拟

采用计算流体力学模拟方法对旋风分离器内气相流场和颗粒运动进行了分析,并运用单因素变量控制方法研究了旋风分离器中排气芯管直径及插入深度、颗粒收集口直径、筒体长度、锥体段长度、气体入口处方形截面尺寸等对颗粒分离率的影响,提出对应的结构优化方案.研究结果表明,气相流场中静压和总压分布具有较好的轴对称性,动压分布与流体速度分布基本相同;粒径为5um和10um的颗粒分离率较差.气体入口处方形截面尺寸、颗粒收集口直径、排气芯管直径对颗粒分离率的影响较大.优化后的旋风分离器中10um及以上粒径的颗粒分离率均达90%以上.     

新一代陶瓷多管除尘器

济南环保陶瓷除尘技术研究所研制开发出新一代陶瓷多管除尘器——XLG／A高效陶瓷多管除尘器。其工作原理为旋风离心式，在离心力的作用下粉尘与气体自行分离，被分离出来的粉尘落入集尘箱内，自动控制排出并回收。而净化气体形成上升气流。由排气管经除尘器出口进入烟道，由引风机引出。     

旋风分离器内颗粒轨迹的数值模拟

采用数值模拟的方法研究旋风分离器内的颗粒运动:对单相流场采用湍流各向异性的雷诺应力模型,对气、固两相流场采用相间耦合的随机轨道模型;通过描述颗粒的运动轨迹,揭示了颗粒在旋风分离器中运动的物理机制.结果表明:颗粒的运动轨迹比较复杂,且带有很大的随机性;尤其是小粒径颗粒,受气流湍动影响显著,即使是粒径、入射位置相同,其运动轨迹也各不相同,最终的位置也不同;小粒径颗粒更容易受二次涡流影响,从而降低分离器的效率;另外,还模拟出了上灰环、排气管短路流及排尘口返混等影响分离效率的几种现象,为进一步研究旋风分离器的分离机理理论及实验研究打下基础.     

环流式旋风除尘器的实验研究与工业放大

目前,常规型旋风除尘器均从顶部进料,含尘气体在器内高速旋转而下到达锥体底部, 再沿中心轴线折流而上, 从顶部排气管排出, 从而形成了气流沿器内边壁自上而下和沿轴心自下而上的两个旋涡, 流动路线长, 速度梯度大, 故操作稳定性差, 压降大, 能耗高。研究者所开发的新型环流式旋风除尘器, 克服了常规型旋风除尘器压降大、能耗高、操作弹性小、放大效应显著等缺点, 经实验室及工业放大现场测试证明, 新型环流式旋风除尘器与常规旋风除尘器相比, 除尘效率提高１５％ , 压降降低了４０％ 左右。各项指标均优于常规型旋风除尘器     

直流式旋风分离器内部流场的实验研究

对一种直流式旋风分离器内部的流场进行了细致的测量，得到了速度和静压在分离器内的分布，并指出分离器内存的气体旋转的不稳定现象，试验中发现分离器稳流锥和排气管的长度对分离器性能有较大影响。通过实验数据拟合得到了分离段旋转速度的经验表达式。     

CFBC旋风分离器气固两相流

介绍了旋风分离器内部颗粒运动和数值模拟计算模型的理论研究发展历程.对CFBC旋风分离器中气固两相流动进行了数值模拟,从而研究了旋风分离器内部气固两相流动的特征.数值模拟的结果为新型旋风分离器的优化设计、运行和改造提供了参考.     

蜗壳式旋风分离器加减阻杆的实验研究

在蜗壳式旋风分离器内加装减阻杆,可以大幅度降低旋风分离器的总压降,同时也降低了旋风分离器的效率.对比实验结果,得出了在蜗壳式旋风分离器内加装减阻杆的最佳位置.在最佳位置安装一根减阻杆,当入口速度较大时旋风分离器的效率会增加,可使旋风分离器总压降降低30%以上.     

旋风分离器两相三维流场仿真

使用商业CFD软件STAR-CD,建立了排气管插入深度不同的三种切向进口式旋风分离器内部流场k-ε双方程湍流模型,对切向进口式旋风分离器内部流场进行了模拟。通过分析排气管插入深度对旋风分离器流场的影响,得出了旋风分离器中的压力和速度分布,以及粒径为20μm和2μm的SiO_2尘粒运动轨迹,为旋风分离器的设计和优化提供了重要的理论依据。     

喷雾干燥用旋风分离器内部流动与分离特性数值模拟

对喷雾干燥过程中旋风分离器工作过程及其分离原理做了简要介绍,给出了旋风分离器内三维流场以及颗粒轨道的数学模型,运用雷诺应力模型(RSM)对其进行了三维数值模拟.数值模拟得到了旋风分离器内三维气体流场以及颗粒的运动轨迹,获得了旋风分离器在不同进口风速下的进出口压降和不同粒径下的分离效率.模拟计算结果可供旋风分离器设计及应用提供一定的参考.     

一种高效换热式旋风分离器的研究

提出了一种新型高效换热式旋风分离器的构成,该设备分为上下两部分:换热和除尘.换热部分采用翅片热管进行高效换热,而除尘部分采用轴向进气下排气的小直径旋风子并联,以达到高效、大风量的除尘效果,其新颖之处在于采用热管与旋风子配套使用,即以带有导流翅片的热管作为旋风子内筒来实现气流的旋转,以达到分离烟尘的目的.介绍了高效换热式旋风分离器的工作原理、技术关键,并对其节能效果进行了估算.通过实例设计计算对其结构特征及性能进行了模拟研究,结果表明:该设备在对高温烟气进行除尘的同时,兼有余热回收功能,一机两用.     

直流降膜式旋风除雾器的实验研究与工业放大

研究设计了一种新型高效的除雾设备——直流降膜式旋风除雾器 ,以空气 -水为实验物系 ,测定了Φ2 50 mm的直流降膜式旋风除雾器的压降及除雾效果。实验结果表明 ,压降随气速的增大而增大 ,出口气体含雾量随气速的增大仅略有下降。在此基础上 ,选定了最佳操作条件 ,进行了工业放大 ,工厂应用效果良好     

130 L气升式旋流反应器体积传质系数研究

对于空气⁃水和空气⁃水⁃阴离子交换树脂物系,在体积为130 L（内径为290 mm、高为2 000 mm）气升式旋流反应器（HALR）中,当表观气速为0~0.84 cm/s时,研究了固体装载量、颗粒粒径、有无分离器、不同导流筒形式对体积传质系数的变化规律。结果表明,三相物系的体积传质系数大于两相的体积传质系数;随着颗粒粒径的增大,体积传质系数呈下降趋势;有分离器的体积传质系数大于无分离器的;表观气速较小时,带翅片导流筒的体积传质系数最大。     

集输管道弯管内油水两相流压力变化数值模拟

油水两相混合流动是集输管路中经常遇到的现象,研究压力变化规律对集输管道的设计和运行有重要意义。采用VOF模型,在不同含水率和流动速度条件下对油田地面集输管道弯管处的油水两相流进行了数值模拟。对计算结果进行分析的结果可知,两相流的含水率和流动速度对弯管处的压降有很大影响;弯管内两相流的压降随含水率的增大而增大;在弯管内壁压力减小的同时速度增大,在外壁压力增大的同时速度减小;增大流速时,高含水率的油水两相流的压降先减小后增大。     

气液旋流分离中两相流动模型的理论研究

气、液旋流分离过程是气、液两相的三维强旋流运动,以漂移流动模型和颗粒轨迹方程为基础。采用欧拉-拉格朗目方法建立一种新的气液两相流动机理模型,该模型可以用来直接计算气液旋流分离器内部流场中连续相、分散相（液滴）的速度分布情况,通过计算能够预测旋流器内部浓度分布情况,并通过对影响气液分率效率的主要原因一出口气体中的液滴夹带情况进行分析计算,预测旋流器的分离性能。     

等、变径浮动滑动轴承耐磨性能实验分析研究

对等直径浮动滑动轴承和变直径浮动滑动轴承在相同条件下进行了磨损实验.在等压作用和其它条件相同的情况下,通过改变工作转速、内外圈间隙、内外圈间隙比、磨损量等参数,进行了多因素的实验,分析其结果,发现无论转速如何变化,对变径轴承,当内间隙较大,外间隙较小时平均磨损量较小;对等径轴承,间隙比较小的磨损量较小.总的趋势是变径轴承的磨损量远小于等径轴承的磨损量.据此得出了变径轴承易于形成动压润滑油膜,其磨损量大小和摩擦功耗远小于等径轴承,从而表明变径浮动轴承具有较等径浮动轴承更优的承载能力;实验研究表明:浮动轴承的内外间隙比在1.17～1.20较为合理,随着转速的增加,可以提高轴承的工作稳定性,减少磨损等结论.     

含叶栅和旋流器的组合分离器分离性能测试研究

利用相位多普勒粒子分析仪对包含叶栅分离元件和旋流器的新型组合分离器的分离性能进行测试研究,同时作为对比,在相同工况下对只含旋流器的分离器进行测试。结果表明,在各种工况下,现有只含旋流器的气液分离器的分离效率最高只有94．54％,而该新型组合气液分离器分离效率最高可达97．85％,该分离器分离性能达到设计要求。     

体积流量对旋风分离器影响的模拟分析

为改善旋风分离器操作条件,提高其工作性能,以RNG k-ε模型、SIMPLEC计算法、随机轨道模型等描述旋风分离器,使用Fluent软件对旋风分离器压力损失和分离效率进行数值模拟,分析体积流量对不同粒径下颗粒分离效率的影响。结果表明:体积流量的增大能够提高旋风分离器的分离效率,但要以较大的动力消耗为代价;存在着最经济的体积流量值使得旋风分离器工作性能达到最佳,这对节能而高效地使用旋风分离器具有一定的理论指导意义。     

工质对微石英管内部流动特征的影响

为采用“两管法”以消除进出口压力降及入口效应对流动的影响,分别以蒸馏水、CCl_4及N_2为工质,测量其流过内径d分别为19．60、44．63、91．65及140．86μm微石英管的流量与进出口压降,得到微管内部充分发展流的摩擦阻力系数f与Re的关系．实验结果表明,除d=19．60μm的管外,其他管在Re较小时,微管内部的f值与Hagen-Poiseuille解几乎一致;当Re升高到1300时,f已开始偏离Hagen-Piseuille解．对于d=19．60μm的管,在Re＜500,工质为蒸馏水时,f比Hagen-Poiseuille解高10%～15%;工质为CCl_4时,f仍然约等于Hagen- Poiseulle解;工质为N_2时,f比Hagen-Poiseulle解低8%～10%．