单/双进口扩散式旋风分离器分离性能

利用Lagrangian和Eulerian法相结合的三维气粒两相流数值模拟方法,分别对单、双进口扩散式旋风分离器分离性能进行数值模拟。得出气体流量与压力损失的关系、气体流量与分离效率的关系、颗粒浓度与与压力损失的关系、颗粒浓度与分离效率的关系等四种曲线。结果表明:在相同颗粒浓度、相同气体流量下,双进口式分离器具有较小的压力损失,并且其流量适用范围较大。但在较低气体流量时,单进口式分离器具有较高的分离效率。而在较大流量时,双进口式分离器既具有较高分离效率又具有较低的压力损失。     

旋风分离器在不同工况下分离效率的仿真分析

针对旋风分离器的适用性问题,研究了不同工况条件下各工作参数对分离效率的影响.选择了环境参数为固体颗粒粒径和密度,分离器工作参数为进口速度,基于FLUENT运用RNG k-ε模型模拟旋风分离器内气相紊流,采用了离散相模型（DPM）模拟固相流场颗粒轨迹.由于粒径、密度和进口速度分别变化具有多种组合,为此引入了正交试验法以图减少仿真的次数.讨论了在不同颗粒粒径和颗粒物密度条件下旋风分离器的进气口速度与分离效率之间的关系.研究结果表明,在不同工作环境下旋风分离器工作参数对分离效率有着重要的影响.     

进口条件对旋风分离器性能影响研究

文中利用计算流体力学、连续相选用雷诺应力模型、离散相选用分散颗粒群轨迹模型,对不同进口速度（8 m/s、16 m/s、24 m/s和32 m/s）和进口角度（0°、2.5°、5°和10°）下旋风分离器内不同粒径（0～10μm）颗粒的气固两相流动特性和分离效率进行数值计算分析。研究发现,同一进口风速下,当粒径小于临界粒径时,分离效率相对较低且粒径大小对分离效率影响较小;当粒径大于临界粒径时,分离效率迅速增高至100%。对于小颗粒粒径,随着进口速度的增大,旋风分离器分离性能先增强后减弱。适当增加进口角度不仅能够提升小粒径颗粒的分离效率,还能减小旋风分离器的分离粒径。进口角度和进口速度对旋风分离器的分离性能影响较大。     

基于离散相模型的旋风分离器内部流场数值研究

针对旋风分离器内部流场的研究,采用数值模拟的方法模拟了分离器内固体颗粒的运动轨迹。通过分析不同粒径及入口速度对旋风分离器内固相颗粒运动轨迹的影响,探索了颗粒在旋风分离器中运动的物理机理,随后对旋风分离器的灰斗长度进行了优化。结果表明:颗粒在旋风分离器中运动轨迹比较复杂,且同时受到入口速度和粒子半径的影响,相同粒径颗粒在不同入口速度下运动轨迹不同,且小粒径颗粒较容易受到入口速度的影响,旋风分离器在标准灰斗长度下的分离效率及分离性能最好。模拟结果可为工程实际应用提供一定的理论指导。     

两种不同入口形式的旋风分离器内流动分布的对比研究

采用试验测量与数值模拟相结合的方法对直切式和蜗壳式旋风分离器内气相流动的三维流场进行了对比研究.雷诺应力湍流模型对流场的计算结果与五孔球探针的测量结果基本相符.研究结果表明:蜗壳式与直切式分离器内的流场均呈现非对称性,涡壳式分离器内的流场相对较对称;蜗壳式和直切式分离器入口环形空间顶部的滞留层厚度分别为4mm和10mm,蜗壳式分离器环形空间最大速度出现在180°附近,直切式在45°附近.蜗壳式进口更适宜造旋,分离空间内切向速度比直切式大,气流旋转强度高.直切式分离器的排尘口处旋转气流的摆动幅度更大,容易产生返混夹带,从而影响分离效率.     

基于神经网络的旋风分离器分离效率研究

采用流体力学软件Fluent对不同结构的旋风分离器气固流场进行了数值模拟,并基于BP神经网络建立了旋风分离器的分离效率模型。对模型进行验证后表明,BP神经网络具有逼近复杂非线性函数的能力,能够快速估算出旋风分离器分离效率,并且预测的分离效率的误差低于5%,能够完全满足工程实际要求。     

旋风分离器的气相流场的性能分析及数值模拟

采用CFD的专业软件FLUENT对旋风分离器的分离效率进行仿真计算。通过对旋风分离器内气相流场的模拟,观察其速度云图得出,在旋风分离器中心区域有一明显的气芯柱,且切向速度和轴向速度都具有较好的轴对称性;通过改变控制参数研究旋风分离器的分离效率,得出的结论是:当增大入口气体流量、提高颗粒相浓度将有利于提高旋风分离器的分离性能,粒径较大的颗粒分离效果较好。     

工作条件对轴流旋风分离器分离效率影响的数值研究

燃气轮机对进气质量的要求很高,低质量的空气进入燃气轮机不仅不能保证其正常的工作条件,还极易给燃气轮机带来不可恢复的损害,因此研制高效的燃气轮机进气滤清器成为一项十分重要的任务。为了研究轴流式旋风分离器在不同工作条件下的分离性能,通过数值模拟的方法,对多管式轴流旋风分离器的其中一个分离管进行研究,分析进气角度和集尘管进口扫气压力对不同直径颗粒的分离性能的影响,并探索灰尘颗粒在分离器中运动过程的物理机理。研究结果表明,适当的预旋角度会提高小直径颗粒的分离效率,而较大直径颗粒的分离效率反而有所降低;降低集尘管进口扫气压力会提高小直径颗粒的分离效率,对大直径颗粒的分离效果几乎没有影响。计算结果可为轴流旋风分离器的设计和工程应用提供理论指导。     

旋风分离器内置导流叶片的流场分析

旋风分离器是油气开采领域除砂的核心设备,为研究结构对分离效率的影响,新设计了一种内置的导流叶片,基于CFD采用fluent软件对新型旋风分离器进行流场分析。结果表明：内置导流叶片的旋风分离器切向速度最大值比传统Stairmand分离器有显著提升,径向速度小幅降低,轴向速度减小并延长颗粒停滞时间。入口风速为15m/s时压降提高了15%,随着入口风速的提高压降升高的幅度越来越小,在25m/s时,压降升高11%。针对粒径2.5μm以下颗粒的分离效率平均提高了11%～19%,该研究为旋风分离器后续设计提供一定的指导意义。     

一种内置旋流叶片的新型旋风分离器

提出一种新型旋风分离器,与传统旋风分离器相比,在分离器内外涡旋交界面处设置一组沿气流旋转方向由内向外的旋流叶片,以阻挡含尘气流中的颗粒进入内涡旋区。基于CFD,采用雷诺应力模型与离散相的随机轨道模型,对分离器进行气固两相流动数值模拟,比较分析添加旋流叶片前后的分离器性能。对常规及添加旋流叶片的旋风分离器的压降、分离效率与入口气流速度的关系进行了试验研究。试验结果表明,与传统分离器相比,添加旋流叶片的旋风分离器在入口流速较小时,总效率提升明显;在入口流速较大时,添加旋流叶片后的分离器压降略有增大,分割粒径减小显著。添加旋流叶片使分离器的分离效率得到提升,对小粒径颗粒的分离效率提升作用尤为明显。     

旋风器进口结构改进及其性能的试验研究

在旋风器常规单进口的基础上增设回转通道，并将进口改进为多点对称进气的双进口结构形式，对结构优化前后两种旋风器进行了冷态性能对比试验。结果表明，采用双进口回转通道形式的进口结构可以同时显著降低旋风器阻力和提高分离效率。     

双进气高效离心风机的设计优化

本文以对双进气离心式通风机进行优化设计为目标,以单进气离心风机模型、双进气叶片对齐离心风机模型及双进气叶片错位离心风机模型为研究对象,用CFX软件分析三个模型的流场分布,并计算其流量、全压和效率关系,研究其流场分布。本文提供了双进气离心风机基础设计。     

柱形旋流器入口结构对油水分离影响的数值模拟

通过数值模拟,分析了入口结构对油水在柱形旋流器中分离性能的影响。数值模拟时,油水两相流动采用Fluent中的混合模型,相间的相对运动采用代数滑移模型,湍流影响则使用修正的RNG K-ε湍流模型。获得了入口形状、入口方式和入口位置对柱形旋流器油水分离性能的影响。这些结果为优化柱形旋流器结构奠定了基础。     

基于CFD-PBM积分矩量法旋风分离器中颗粒聚团的数值模拟

为了得到颗粒聚团对旋风分离器分离性能的影响,在不同入口颗粒浓度与入口气速下研究其对分离效率的影响。采用雷诺应力模型(RSM)计算湍流流场,通过群体平衡模型(PBM)耦合CFD对颗粒相进行数值计算。研究结果表明:时间为2 s时,旋风分离器内的聚团作用已经趋于稳定,颗粒粒径在1.5μm到3μm范围的颗粒在旋风分离器内基本无法被捕集,而粒径大于5μm的颗粒其分离效率接近于100%;随着入口颗粒浓度的增加,总体分离效率增加,而增加入口气体速度,对分离效率的影响并不是很大。     

A study on the optimal design of a cyclone system for vacuum cleaner with the consideration of house dust

Cyclone, a type of particle collector widely used in the field of ambient sampling and industrial particulate control, is the principal type of gas-solids separator that use a centrifugal force. The goal of this study is to transform conventional cyclone into a new type of cyclone that can be used for the household vacuum cleaners. To meet the goal, first, the analysis about local environment and dust is carried out. Second, it must have enough high-efficiency not to reduce suction power due to clogging of exhaust filter unit. Two single cyclones with central-hopper-dust-outlet and side-wall-dust-outlet and a twin cyclone are designed and fabricated to evaluate, and compare, their dust collection efficiencies and pressure drops. The measurements of separation efficiency for dust by using DMT test dust type 08 are carried out. House dust experiment is additionally performed to check the local matters applicability such as tissue papers, fur and hairs. The collection efficiency of the twin cyclone is found to be 3–6% greater than those of two single cyclones with the same body diameter, inlet and inner cylinder diameter. Twin cyclone with a large body diameter, a small inner cylinder diameter, a short inner cylinder, a narrow inlet has high separation efficiency. This result indicates the possibility of achieving higher collection efficiencies with a twin cyclone.     

Experimental research on cyclone performance at high temperature

To predict the influence of operating temperatures on cyclone performance, an experimental investigation was conducted on particle separation in a reverse flow, tangential volute-inlet cyclone separator with a diameter of 300 mm and with air heated up to 973 K. The test powder silica has a mass median diameter of 10 um, while inlet velocity range was 12–36 m/s. Both the separation efficiency and pressure drop of the cyclone were measured as a function of the inlet velocity and operating temperature. At the same inlet velocity, both the separation efficiency and pressure drop decrease with increasing temperature. In addition, optimum inlet velocity, at which the cyclone has its highest separation efficiency, tends to increase with a rise in temperature. An analysis on our own data and published results has shown that the fractional efficiency of a cyclone is a definite function of dimensionless numbers such as the Stokes number, the Reynolds number, the Froude number, dimensionless cyclone inlet area, and dimensionless outlet diameter. A nondimensional experimental correlation of the cyclone performance, including the influence of temperature, was obtained on the basis of our own previous work. The prediction of the influence of temperature on separation efficiencies and pressure drops is in fairly good agreement with experimental results. __________ Translated from Journal of China University of Petroleum, 2006, 30(3): 97–100, 105 [译自: 中国石油大学学报 (自然科学版)]     

离心压缩机进气室的结构改进

采用数值模拟方法对某一离心压缩机进气室内部全三维有粘流场进行了详细的分析．得到了进气室内各主要气动参数的分布情况。通过在进气室喉部增加导叶以及对导叶出口弯道型线进行改进等方法有效减小了进气室内的气流分离。数值计算结果表明,改进后计算模型出口多变效率提高约1．5％,效果显著。     

颗粒物性参数对旋风分离器性能影响的试验研究

通过全面测定循环流化床锅炉用旋风分离器在不同操作参数下的分离效率,研究了入口气速和入口颗粒浓度、入口颗粒物性等参数对旋风分离器的压降和分离性能的影响规律.试验结果表明,影响旋风分离器分离性能的主要物性参数是颗粒的中位粒径和密度,在入口颗粒的中位粒径相差较大时,分离性能主要受粒径的影响,而当入口颗粒粒径相差较小时,密度对分离器分离性能的影响则更为显著.     

适用于超低进液量的微型水力旋流器结构优化

针对超低进液量条件下油水旋流分离精度难以保障问题,提出了一种微型水力旋流器结构。借助3D打印技术试制微型水力旋流器样机,开展室内分离性能测试。基于Plackett-Burman设计对影响旋流器分离性能的主要结构参数进行显著性筛选,得出了结构参数对底流口含油浓度影响的显著性排序。结合最陡爬坡设计与响应曲面法,对显著性较高的结构参数与底流口含油浓度间的数学关系模型进行构建,基于最小二乘法对模型进行求解,确定出可提高分离性能的结构参数最佳匹配方案。对初始微型水力旋流器结构及优化结构开展不同分流比、处理量以及含油浓度条件下的分离性能对比实验,实验得出优化后结构在溢流分流比为30%,处理量为1.0 L/min,含油浓度为2%时质量效率最高,达到99.85%。优化后旋流器的分离性能明显高于初始结构,实验结果验证了响应面设计优化方案的准确性,同时也证明了设计的微型水力旋流器在超低进液量条件下油水分离的高效性。