轴流式旋风分离器结构与分离特性数值模拟

依据轴流式旋风分离器的基本结构建立分析模型,通过CFD-DEM耦合计算获得运行时内部流场主要参数以及颗粒分布,提取了影响分离性能的主要结构参数,研究其在不同粒径、不同进口速度下与分离效率和压降的关系,并给出了分离效率与各参数的拟合关系式。结果表明：叶片出口角和排气管直径对轴流式旋风分离器的分离效率有显著影响,随着叶片出口角减小,静压逐渐增大,切向速度增大,同时分离效率提高;排气管直径增大,静压减小,当其为分离器筒体直径的0.6~0.7倍时分离效果最好;流速为20 m/s时,对4 μm的颗粒分离效率可达到92.3%,10 μm及以上颗粒可实现100%分离;并使用加权方法给出了在粒径dp≥4 μm,进口风速为4~20 m/s的工况下适用的分离效率计算模型。     

旋风分离器中气相流动特性及颗粒分离效率的数值研究

采用Fluent软件对一切向进口旋风分离器内的气相流场和颗粒分离效率进行了三维数值研究。用RNG(重整化群)k-ε模型模拟气相紊流特性。研究表明，分离器内气流的切向速度分布呈复合双层结构；轴向速度方向在内外层分布不同，外层向下，内层向上，但部分断面轴心处的轴向速度出现了下降流动特征。流场的计算结果与实验结果进行了对比，表明RNGk-ε模型能较好地模拟分离器内的强旋流场。采用拉格朗日模型对固相颗粒的轨迹进行了模拟，研究了颗粒的进口位置、进口速度以及分离器排气管直径对分离效率的影响，表明颗粒进口位置和进口速度对颗粒的分离效率有较大影响；排气管直径越小，颗粒相分离效率越大，但当排气管直径减小到一定幅度时，效率提高的幅度减小。图10参9     

下排气旋风分离器流场的测定及数值模拟

通过冷态模化试验对下排气分离器进行了空气动力特性的研究 ,分析得到切向速度分界点半径随气流下旋逐渐减小、导排管之间存在 1 80°涡及径向速度内汇外源等结果。采用 K-ε模型对其内部的三维流体流动进行了数值模拟 ,得到了与实验结果基本一致的湍流流场。图 4参 5     

不同排尘结构旋风分离器的分离特性

在欧拉-拉格朗日坐标系中对常规旋风分离器和两个不同直管长度旋风分离器内气固流动特性进行了数值模拟．模拟时气相场采用雷诺应力输运模型,应用随机轨道模型模拟湍流流场中颗粒的运动轨迹,并考虑气固两相之间的双向耦合．给出了不同排尘结构旋风分离器的速度、湍动能分布．对不同排尘结构旋风分离器的分离性能进行了实验研究．结果表明,底部加延长的直管可以使灰斗中气流的速度和湍动能得到较大衰减,能有效防止已分离颗粒的二次扬尘．直管内仍具有一定的分离能力,分级效率实验表明,加直管后旋风分离器分级效率有一定的提高．对于给定的旋风分离器,直管长度应有一最优值．     

数值研究生物质焦油在旋风分离器中分离特性

借助CFD软件FLUENT对该工况下旋风分离器内部的气液两相流进行了数值模拟,其中连续相采用雷诺应力湍流模型(RSM),离散焦油液滴采用DPM模型,通过数值模拟得出了旋风分离器内部的静压场、轴向速度场与径向速度场的分布云图、液滴相的轨迹图和焦油液滴的分离与分级效率。数值计算结果表明,对于此结构的旋风分离器,分离器内部整体形成双层流动结构,近壁处径向速度与轴向速度相比较小,同时壁面对焦油液滴具有良好的捕集效果,适合用于生物质燃气焦油液滴的脱除。     

工业油水分离器湍流两相流场的数值模拟

本文应用双流体模型及ｋ－ε－ｋｐ两相湍流模型，研究了水力旋流器内油水两相湍流流场。建立了适用于旋流分离器中两种液体混合物的有旋湍流流动的ｋ－ε－ｋｐ模型。并针对影响旋流器分离效率的不同影响因素，进行了变更入口流动参数及分离器几何参数的数值实验，为工业用油水旋流分离器的优化设计提供了一个有效的数值模拟工具。     

计算循环流化床锅炉旋风分离器分级效率的数值模拟方法

利用数值模拟方法对某210MW循环流化床锅炉旋风分离器进行了数值模拟,其中气相采用Euler坐标系下的雷诺应力模（Reynolds Stress Model,RSM）型,固相采用Lagrangian坐标系下的离散相模型（Discrete Phase Model,DPM）,气固两相之间进行耦合处理,最终计算得到了分离器的分级效率,对比实炉获取的灰样后发现数值模拟计算结果较传统的分级效率计算方法更为准确,数值模拟可以用于旋风分离器的分级效率计算及性能预测。     

消旋叶片位置对旋风分离器分离特性的影响

在一气固两相实验台上,对一台1 025 t/h的W型火焰锅炉旋风分离器进行了实验研究,分析了不同乏气风门开度下,消旋叶片位置对旋风分离器气相分配特性、系统阻力以及颗粒分离效率的影响.结果表明,在乏气风门开度分别为20%和40%时,随着消旋叶片远离主喷口出口平面,两种开度下的乏气百分比降低,系统阻力下降,颗粒分离效率增加.随着乏气风门开度的减小,乏气百分比明显降低,系统阻力略有增加.     

温度对旋风分离器分离性能影响的数值研究

对不同温度条件下旋风分离器的压力损失和分离效率进行了数值研究.在数值预测时,气相场采用雷诺应力输运模型,应用随机轨道模型来模拟湍流流场中颗粒的运动轨迹.给出了不同温度条件下旋风分离器的压力损失和分离效率,并与实验数据以及经验模型的数据进行了比较.结果表明：压力损失和分离效率都随着温度的升高而降低,相对于经验模型而言,数值计算和实验数据吻合得更好.图10表1参12     

旋风分离器内三维两相流场的数值模拟

对旋风分离器内的三两相流场进行了数值模拟,控制方程在三维贴体人才纱下用非交 ＳＩＭＰＬＥ算法进行求解,得到了分离器内的速度和压力场,计算了表明旋风分离器进气形式的非对称性决定了其流场的三维性,轴向速度在中心处有滞流、回流现象;通过对颗粒运动轨迹的分析,发现收缩的锥体段对颗粒捕获也有不利的一面。     

静电旋风分离器的流场分析

分别测试了CLT型静电旋风分离器（C－除尘器;L－离心;T－筒体）内安装电晕极和不安装电晕极两种情况下的三维速度分布;并与XCY型静电旋风分离器（X－旋风;C－长锥体;Y－烟气）内安装电晕极和不安装电晕极两种情况下的三维速度分布的测试结果进行对比,分析了电晕极的安装对静电旋风分离器内三维速度分布的影响,指出：如果合理地选用旋风分离器,并在特定的位置上安装电晕极,能使旋风分离器内的速度分布更有利于提高离心力的分离作用,同时降低静电旋风分离器内的阻力,并对静电旋风分离器的合理结构进行了探讨。     

方形旋风分离器内颗粒分布特性的实验研究

应用三维颗粒动态分析仪（3D-PDA）对方形旋风分离器内的两相流场进行测试，得到了颗粒密度和粒径的分布，在1/2进口高度的截面上，正对着分离器进口的右前角处颗粒的粒径明显大于其他地方的颗粒。在分离器中部的截面上，颗粒粒径分布差别不大，但是在分离器的左前解附近颗粒密度稍微高一些，而在右前角附近的颗粒密度较低，颗粒密度分布的差别和脉动速度的分布正好相反。     

不同进口形式方形分离器气固两相流动的数值模拟

利用CFD计算软件Fluent6.3,采用雷诺应力模型(RSM)计算了4种不同进口形式方形分离器的气相流场及阻力,采用颗粒离散模型计算了不同粒径颗粒的运动轨迹及方形分离器的分离效率等参数.模拟预测结果表明:方形分离器内部除外旋流和内旋流主流外,还存在一些对分离效率有重要影响的局部二次流,如:分离器内排气管高度空间内的纵...     

带加速段的卧式旋风分离器的数值模拟及工业应用

带加速段的卧式旋风分离器具有体积小、结构简单、造价低、分离效率高等优点,为了解其工作机理,应用Fluent软件,采用雷诺应力模型模拟气相流动、离散相模型模拟颗粒运动轨迹,同时计算并给出了加速段出口速度为25.46 m/s时,粒径为1μm、5μm、10μm和30μm的颗粒运动轨迹,结果表明该分离器对细小颗粒具有一定的分离效率,与实验吻合良好。最后应用Fluent软件对实际应用的卧式旋风分离器进行了数值模拟,在不考虑物料循环的条件下,该分离器分离效率为85.8%,分离效率较高。     

方形卧式分离器两相流场的数值模拟

方形卧式分离器是一种结构简单、布置方便、效率高的新型分离器，为掌握其内部流动特性，对该分离器内部紊流气固两相流动进行了数值模拟，采用雷诺应力模型(RSM)模拟气相流动，采用离散相模型(DPM)的非耦合法追踪颗粒运动轨迹，揭示了该分离器的流动与分离机理。计算结果表明：气固两相流在离心力作用下绕排气管流动，进入排气管时由内旋流转为外旋流，在排气管处形成强旋涡，同时计算并显示了入口速度为20m／s时1μm、50μm和500μm颗粒的运动轨迹。图10参7     

稳态与非稳态下旋风分离器气相流场数值模拟方法研究

为了研究旋风分离器气相流场的特性,在稳态与非稳态下,采用雷诺应力方程模型（RSM）对一台气一固旋风分离器气相流场进行了数值模拟和计算,其中旋风分离器网格划分采用混合网格分块划分技术,对流项分别采用不同阶格式进行离散,将数值模拟结果与试验数据进行了比较．结果表明：在非稳态下,动量（Momentum）方程采用二阶迎风格式（SOU）,湍动能走、耗散率￡采用高阶的Quick离散格式,雷诺应力项（Reynolds stresses）采用一阶迎风格式（FOU）是模拟旋风分离器气相流场的最佳选择．     

具有中心棒的石膏旋流器流场特性及分离性能研究

针对火电厂湿法烟气脱硫系统中石膏旋流器存在的空气柱现象,采用Fluent软件对空气柱的发展过程进行模拟,分析了圆柱形和倒锥形中心棒对石膏旋流器内速度场的影响,对不同结构下旋流器的分级效率进行了比较.结果表明:空气柱内气体为螺旋流动;采用倒锥形中心棒在消除空气柱的同时,对切向速度的影响较小,能够延长石膏浆液在柱段内的停留时间,且对粗颗粒的分离效率也有明显提高,可有效避免“溢流跑粗”现象.