方形旋风分器内部两相流场的PDA实验研究

应用三维颗料动态分析仪（3D－PDA）对方形下排气分离器内的气固两相流场进行了测试,得到了几种工况条件下的流场矢量分布。研究发现分离器方腔内的流场偏离其几何中心,并呈中间为强旋流动和边壁附近为弱旋的准自由涡区的特点,且在边角处在局部小旋涡。不等温流场比等温流场要均匀一些,但旋流强度减弱,分离效率降低。研究结果对于分析分离器的分离机理和结构优化有一定的指导意义。     

带入口加速段的方形分离器内气固两相流动数值模拟

分离器是循环流化床锅炉的核心部件之一，其性能对锅炉的物料平衡、传热等有着重要影响。除运行工况外，结构参数决定着分离器的性能。为了研究结构参数对方形分离器性能的影响，采用雷诺应力模型(RSM)计算了不同结构参数的方形分离器内气相流场。结果表明：方形分离器内除外涡旋与内涡旋等主流外，还存在许多局部的二次流，这些二次流是影响分离器的分离效率的主要因素之一；结构参数的变化对二次流的强度及位置产生影响，进而影响分离器的分离效率。在气相流场的基础上，采用随机轨道模型计算了方形分离器内的颗粒运动轨迹，发现颗粒从入口越低的区域进入分离器，越有利于分离。     

循环流化床锅炉旋风分离器内流场数值计算与结构优化

采用FLUENT软件随机轨道模型,在拉格朗日坐标系下运用跟踪颗粒运动的方法描述颗粒的运动轨迹,对旋风分离器内的流场进行模拟,分析当旋风分离器的切入角和外简直径变化时对速度场和分离效率的影响,为旋风分离器的结构设计提供理论依据。     

方形分离器的试验研究与分析

在自制的多功能多相流试验台上对下排气下出料式方形分离器进行了试验研究,结果表明该分离器在正常运行条件下具有较高的分离性能。在对其内部三维流场的分布情况进行了详细分析,以及与圆形分离器对比的基础上得出方形分离器内部造成颗粒与气流分离的机理与圆形分离器基本上一致,均为离心力的作用产生分离效果,但方形分离器在拐角处的分离效果更强,而且方形分离器内部切向速度不再分为涡核区和势流旋转区,径向与轴向速度的规律则仍与下排气圆形分离器大体相同。其分离效果受风速和入口颗粒浓度的影响均存在着一临界值,低于该临界值分离效果随风速和浓度的增加而急剧上升,大于此临界值后则有缓慢下降趋势。     

双进口方形分离器内气固两相流动的数值模拟

采用雷诺应力模型对双进口方形分离器的气相流场进行了数值模拟,同时用拉格朗日法模拟了分离器内颗粒的运动轨迹。数值计算的分离器效率和压降与试验结果基本吻合。结果表明,双进口方形分离器的流场具有Rankine涡的特点,但是在边角处出现局部小漩涡。同时采用数值模拟的方法对分离器结构进行优化,研究了中心筒插入深度、入口尺寸、直筒段长度、锥体长度对分离效率的影响。通过结构优化,分离器的切割粒径可在6μm左右。方形分离器内旋流较弱,压降较小,可以认为不是分离器性能的主要影响因素。     

排气口与排尘口直径对旋风分离器性能影响的对比分析

针对排气口与排尘口直径对旋风分离器流场及分离性能的影响,通过数值模拟,分析缩小排气口与增大排尘口直径下不同旋风分离器的切向速度、轴向速度、压降、分离效率的变化情况。研究结果表明：缩小排气口直径,旋风分离器内部切向速度和轴向速度整体增大,内部涡流直径缩减,显著提升旋风分离器的分离能力,且对于颗粒粒径越小的颗粒分离效率提升越显著,但旋风分离器内部压降损失也会随着排气口直径的缩小而急剧增加。增大排尘口直径,当出口直径增大为0.5D时,整体切向速度会略微减小,外旋流部分轴向速度增大,旋风分离器的总分离效率会得到提升,内部压降损失会降低。继续增大排尘口直径到0.625D,对旋风分离器内部流场及分离性能影响不大。     

循环流化床飞灰分离装置的数值模拟及计算

运用脉动频谱随机轨道模型（ＦＳＲＴＭＯＤＥＬ）计算循环流化床锅炉飞灰分离装置的Ｕ型分离器、下排气旋风分离器的颗粒运动轨迹，并且针对不同分离器的特点，采用了不同的数值模拟方法来计算分离器内气体流场分布。计算结果表明，采用的方法较好地模拟了不同类型分离器内气体流动与颗粒的运动轨迹，数值计算与试验值较为吻合。     

不同抽气率下细粉分离器流场数值模拟

细粉分离器是中间储仓式电站锅炉制粉系统中的重要设备。传统细粉分离器效率低下,造成排粉风机磨损、汽温波动等问题。有关试验表明,在分离器底部抽取一定量的气体是提高其分离效率的有效途径。采用RNG k-ε模型,对下抽气细粉分离器进行了数值模拟,研究其内部气流流动特性,并与传统细粉分离器比较,分析抽气对分离器流场和分离效率的影响,模拟结果与试验结果吻合良好。     

二次分离对细粉分离器性能的影响

分析了细粉分离器工作过程和存在的问题,通过对细粉分离器加装二次分离元件提高了分离器的分离效率,并对加装二次分离元件后的流场进行了计算和测试,阐述了二次分离元件对细粉分离器性能的影响。     

旋风分离器内流场特征的数值模拟

为了优化旋风分离器结构和操作条件,采用数值方法分析了旋风分离器进口速度变化对其内流场特征的影响。计算模型为直段直径300 mm的旋风分离器,常温常压下进口空气速度范围为15~30 m/s,模拟结果与文献数据吻合良好。分析可知分离器压降主要由排气管口、排气管内和排尘管口等部位的高湍动能损失组成。一定轴向距离上,不同进口速度时的切向速度分布和轴向速度分布分别具有相似性特征。切向速度最大值和最小值的径向位置在r≈0.6R1和r≈0处。轴向速度两种分布形态的过渡发生在轴向距离Z≈-500 mm处。进入分离器气体的运动轨迹和停留时间与气体在进气管的进入位置和气体速度相关。基于上述研究结果,可对旋风分离器进行定性或定量的优化设计,并为分析旋风分离器多相流的流场特征和分离特征奠定了基础。     

方形扩散式旋风分离器的实验研究

通过性能实验测定了方形扩散式旋风分离器的分离效率和流动阻力,用PDA系统测试并分析了方形扩散段几个不同截面的流场分布。结果表明,方形扩散式旋风分离器的结构能够改善其性能,在较低入口速度下仍有较高的分离效率;扩散段各截面上流场呈不对称分布,角区对分离效率和阻力的影响很大,角涡有利于细颗粒的团聚与脱除。     

下排气旋风分离器流场分析与结构优化

下排气旋风分离器具有压力损失低,易于布置和支撑的特点,在循环流化床锅炉和循环流化床烟气脱硫技术中得到应用.以模拟为手段,研究了下排气旋风分离器的流动特性.结果表明,分离器顶部气流存在上旋涡,部分气流流入排气管,剩余气流在灰斗内形成大尺度涡流:分离器内形成了Rankine复合涡.研究了进口形状、导流体和排气管对分离效率和...     

方形冷却型分离器内壁面和两相流间的传热理论模型

对方形冷却型分离器内的传热做了实验测试,分析了实验结果,并进一步对其传热模型进行了理论研究,建立了一个计算分离器的内壁面的平均传热系统的理论模型。该模型由四部分组成：气相对流传热,颗粒非稳态导热传热,颗粒辐射传热和烟气三原子辐射传热。颗粒和壁面间的导热传热由2部分组成：颗粒一壁面的弹性碰撞接触过程的传热和被壁面捕集的颗粒下落过程和壁面的接触导热传热。模型计算的的平均传热系数可与实验数据吻合。但模型结果受壁面颗粒浓度和颗粒碰撞壁面的速度的影响较大,而目前这两个参数还不能与进口速度和浓度相关联。     

Electrostatic Beneficiation of Coal Using a Cyclone-Tribocharger

A preliminary study is presented on a new method of separation of mineral inclusion from coal. The separation process involves triboelectrical charging of pulverized coal by a cyclone-tribocharger and electrostatic differential deflection of the coal. The separation tests for a pulverized Australian coal with 18.5 percent ash content using this separator yielded the following results: a cyclone with a copper wall gives the best separation performance; the percentage ash contents of particles collected on the anode and cathode of the separator are 26 percent and 11 percent, respectively; a coarse pulverized coal with 74-150 pm diameters showed a beneficiation rate better than that for a fine pulverized coal with diameters below 44 pim. In order to understand these results, the authors experimentally examined charging behavior of pure mineral particles fed to the cyclone-tribocharger with either copper or teflon walls and to a fluidization-charger. Avoidance of particle-to- particle collision and choice of cyclone wall material are important in raising the separation performance. On the basis of microscopic observation, the authors confirmed liberation of most mineral inclusion from coal crashed to particles of less than 70-?m diameters.     

一种新的湍流修正模型及其在同轴旋流燃烧器空气动力场模拟中的应用

由于离心力与湍流脉动的相互作用，强旋流动中能量由湍流脉动向平均运动的逆向传输得到了加强。当径向脉动随半径增大时，离心力对湍流微团作正功，湍流微团的脉动动能增加，反之亦然。基于对离心力作用的分析，该文提出了一种考虑离心力作功的新的k-ε湍流修正模型(k-ε-cf模型)，其特征参数由大涡与小涡相关参数的几何平均得到，其中涡的频率与实验一致。采用k-ε-cf模型对一同轴旋转分层流燃烧器出口空气动力场进行了数值模拟，结果与实验吻合良好，精度比k-ε模型高。当切向速度满足一定分布时，离心力作功可以忽略，一般情况下，应考虑离心力作功以反映强旋流动的各向异性。     

HW-XBY型细粉分离器气固两相流数值模拟研究

用CFX4.3软件对HW -XBY型细粉分离器进行气固两相流仿真模拟 ,得到了分离器内部的流场结构、压力分布以及在 15—12 0 μm之间正态分布颗粒轨迹 ,分析了模拟结果中影响分离效率及电耗的因素 ,认为CFX4.3为细粉分离器改型设计提供了一个良好的分析平台。     

电厂锅炉细粉分离器性能分析数学模型

建立了锅炉煤粉分离器分离效率的计算模型。该模型在一定程度上突破了“径向混合”的假设,并充分考虑了重力沉降和径向加速过程对固相分离的影响,进一步加强了模型对实际过程的描述能力。文中利用数学模型对分离器的工作性能进行了数值仿真研究,讨论了分离器工作参数、固相颗粒分布特性等因素对分离效果的影响。此外,对固相颗粒的运动轨迹进行了数值计算与分析,并讨论了分离器的主要工作参数、颗粒的重力沉降、颗粒的径向加速过程等因素对颗粒运动轨迹和分离过程的影响。结果表明,当分离器进口风速较低及颗粒粒径较大时,重力沉降及径向加速过程对分离效果的影响不容忽视,在此基础上,文中还对已有的性能分析模型中有关简化条件的适用范围进行了分析。