旋流分离器流动机理及流动影响因素简介

旋流分离器是一种利用相间的密度差产生不同的离心力,进而完成气-液、液-液、气-固等分离的设备,具有结构紧凑、分离效率高、环境适应性强等优点,在石油、化工、矿山、煤炭等行业应用广泛。旋流分离器的流动机理研究在整个旋流分离器的研究过程中占据重要地位,其内部流场属于三维强旋湍流,流动复杂,对分离器流场进行充分的研究是指导分离器设计、提高分离性能的前提。本文将对旋流分离器的流场结构进行详细介绍,并就国内外学者关于分离器结构变化对流场分布的影响关系进行总结概括。这对加深对旋流分离器的认识,指导其优化设计具有重要的辅助作用。     

钻井液循环气液分离器作用效能研究

文中设计制作了一种气液旋流分离器,并将之组合应用于自主设计和建立的钻井液循环流动模拟实验装置。该气液旋流分离器采用筒体与内置锥体结合并具有侧斜向下进液管的构型,利用旋流分离原理实现气液分离。通过模拟实验详细研究了使用气液旋流分离器实现钻井液中气体分离的过程,考察了气液旋流分离器的分离效能以及流体流量、气流量、外接压力、流体黏度等因素对分离效能的影响。实验结果表明:在模拟实验运行条件下,气液旋流分离器的分离效能可达到90%。     

三相旋流分离器气液固耦合数值模拟研究

针对工程实际三相旋流分离器结构优化设计和特性难于把握问题,基于计算流动动力学CFD理论,建立了三相旋流分离器气液固耦合数值分析模型,采用Mixture多相流模型对旋流分离器进行气液固三相数值模拟,研究了不同进口流量工况下旋流分离器的分离效率与压力损失,确定了结构优化后旋流分离器的最优进口流量区间。     

气液分离器的结构设计与流场分析

设计了一种新结构气液旋流分离装置,并介绍了该装置的结构特点、尺寸参数和工作原理。基于计算流体动力学软件Fluent,采用雷诺应力模型,模拟仿真了新型气液旋流分离器的内部流场分布。同时分析了不同分流比变化对分离器内气相浓度分布、压力和速度的影响规律。气-液分离器分离效率达到80%,说明新型气-液旋流分离器的除气处理效果优越。     

旋流器内气液两相流动的理论分析

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-拉格朗日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,通过计算能够预测旋流器内部的浓度分布,并通过对影响气液分离效率的主要原因——出口气体中的液滴夹带进行分析计算,预测旋流器的分离性能。     

柱状气液旋流器压力场和速度场模拟分析

利用计算流体动力学(CFD)方法,采用流体力学软件FLUENT,针对柱状气液旋流分离器进行了内部流场、压力场和气相浓度的分析,得到了柱状气液旋流分离器的压力降分布特性和速度分布特性。揭示了入口位置及溢流口直径对柱状气液旋流分离器分离性能的影响。经研究发现:要使柱状气液旋流分离器具有低压力损失和高分离效率的综合性能,需要将入口位置和溢流口直径控制在一定范围。     

旋流板式气液分离器的放大规律

对旋流板式气液分离器在3种规模、18种旋流板结构下进行了模型实验研究，考察了旋流板结构参数(径向角、仰角和叶片数量)对分离效率和压降的影响，并建立了预测分离器压降的关联式，为旋流板结构参数的确定提供了依据. 工业应用的标定结果表明分离器压降预测式是准确的，它可用于工业气液分离器的放大设计.     

油-水旋流分离器计算流体力学模拟效果分析

油-水旋流分离器是一种新型的水力旋流设备之一。在石化等行业中显示出越来越广泛的应用前景。掌握旋流分离器内液体的流动特性对旋流分离器的应用是非常重要的。利用计算流体力学（CFD）软件对其流体的分析是分析方法之一。通过CFD对油-水旋流分离器内流态的三维数值模拟,发现这种研究方法存在一定的局限性和不完全性,如所采用的迭代次数就对液分离器的模拟效果有著明显的影响。     

电场-旋流耦合强化多相介质分离研究进展

概述了国内外基于电场-旋流耦合场来强化非均多相分离的研究进展,并对相应强化分离方法进行分析与归纳。根据不同介质类别分别介绍了电场-旋流耦合强化液-液分离、气-固分离、气-液分离、固-液分离等多相介质分离技术、设备及工作原理,例如：动态/静态静电旋流脱水装置、静电旋风除尘器/摩擦旋风分离器、静电旋风除雾器及电动旋液分离器。总结了电场类型与分布、耦合场与液滴、颗粒作用、耦合场数值模拟方法等,为研究电场-旋流耦合强化分离多相介质提供依据。针对特殊多相介质（如黏度大、密度差小及弱/无电导率等）分离性能较差的问题,本文提出应综合考虑耦合设备的结构尺寸、操作参数及安装条件,在提高分离效率的基础上,应加强电场-旋流耦合装置运行安全性的研究以扩大耦合强化多相介质分离的适用范围。     

液-液水力旋流器分离效率深度提升技术探讨

为解决微小粒径分散相分离效率不高,制约水力旋流器分离效率深度提升的问题,本文以液-液水力旋流器为分析对象,在总结已有理论及研究成果基础上,分别从影响旋流分离效率的关键物理因素,包括分散相在旋流场内的停留时间、分散相粒径、分散相距轴心旋转半径、分散相切向旋转速度以及旋流分离工艺系统五个方面出发,首先对已有提升旋流分离效率的水力旋流器串联工艺、分散相粒径聚结器、小直径旋流分离器及增强切向速度的动态水力旋流器等技术措施进行分析总结,并在此基础上提出了促进旋流分离效率深度提升的新型技术方案,为液-液两相以及固-液、气-液、气-液-固等多相混合介质的高效旋流分离器设计及系统优化提供一定理论及技术支撑。     

轴流导叶式气液旋流分离器的试验研究

轴流导叶式气液旋流分离器与其他离心式气液分离器比较,其特点是阻力损失小。经试验证明,在低含液浓度下该分离器对气液两相具有较高的分离效果,且采用合理的溢流管和筒体结构形式可以减少短路流和二次流夹带,提高其分离效率。     

循环旋风分离器内气液两相流动数值模拟

采用雷诺应力模型RSM对循环旋风分离器内气液两相流动的情况进行了数值模拟研究,讨论了循环旋风分离器内切向速度、轴向速度、径向速度、压力场、雷诺应力的分布特点以及相同入口速度下分离器内液滴运动轨迹与分离器的分离效率。数值模拟结果表明,循环旋风分离器切向速度呈现明显的驼峰状,轴向速度上行流和下行流明显,径向速度相对较小,压力由轴心向外逐渐升高,雷诺应力分布复杂且无明显规律,分离器对小直径液滴分离效率较低,入口速度对分离效率的影响比较明显。     

干燥系统中的旋风分离器及半干法旋风除尘技术

比较了国内外常用的旋风分离器的结构尺寸和性能差别。利用干燥尾气中的水分,适当冷却尾气使相对湿度日在38％-45％的范围内,促使粉尘团聚成较大颗粒,从而使旋风分离器尾气排放中的小颗粒（dc≤3μm）的数量下降,提高了除尘效率,且除尘后的颗粒是干态的。半干法除尘比湿法除尘能节约用水和循环水的电能,同时可以避免在循环水中生物质的发酵变质。     

丙烯腈反应器国产旋风分离器的性能及工业应用

介绍了丙烯腈反应器国产三级、新型两级旋风分离器的设计思想、性能水平以及推广应用情况。丙烯腈反应器国产旋风分离器操作弹性大 ,稳定性好 ,压降小于 7kPa ,吨丙烯腈催化剂损耗低于0 .4kg ,可以满足丙烯腈生产的要求。新型两级旋风分离器还可满足现有装置扩能改造的要求     

轴对称进口回转通道对旋风分离器分离特性影响的研究

针对单进口旋风分离器内气流轴不对称问题,将单进口旋风分离器入口方式改造为轴对称型回转通道形式（即采用双进口与单进口等长通道长度的新型切向进气方式）,从旋风分离器的进风量、入口含尘量及阻力损失等方面,分析了轴对称型进口回转通道对旋风分离器分离特性的影响。分级分离效率的试验与计算结果表明,新型旋风分离器的分离性能不仅优于单进口,而且稍优于Ｓｔａｉｒｍａｎｄ高效旋风分离器     

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。     

大型烟气脱硫塔配置旋风分离器的流场模拟

利用RNGk-ε湍流模型对出口配置1台和2台旋风分离器的大型烟气脱硫塔的流场进行了数值模拟。模拟结果表明,脱硫塔出口配置旋风分离器的方式对脱硫塔内的流场会产生不同程度的影响。运用速度不均匀度的概念定量描述脱硫塔内流场的均匀性,出口配置1台旋风分离器时脱硫塔内部流场速度不均匀度大于出口配置2台旋风分离器时脱硫塔内部流场速度不均匀度0.1以上;出口布置2台旋风分离器时,径向出口布置方式的脱硫塔内部流场速度不均匀度小于切向出口布置方式的脱硫塔内部流场速度不均匀度,最小不均匀度为0.3。脱硫塔出口径向配置2台旋风分离器为优选方案。     

高温旋风分离分级效率的理论计算及其分析

旋风分离器是高温除尘技术中优先考虑的预除尘设备。以平衡尘粒模型以及相似理论原理分析为基础,给出了该分离器高温旋风分离的分级效率的计算方法,对反映其在高温状态下分离特性的参数分割粒径dc50和分布指数m进行了分析。以Stairmand高效旋风分离器为例,分级效率的理论计算结果与高温旋风分离的试验值进行了比较对照。     

Ungewöhnliche Zyklonabscheider

Unusual cyclone separators. Conventional cyclone separators are seldom suitable for dust cleaning of gases according to present standards. The reason is secondary flow within the body disturbing the process of separation based on elementary cyclone theory. This can be avoided by special design of the cyclone e. g. geometry of the separation chamber, the position of openings, flow guides within the cyclone, dimension and geometry of the bin, bleeding and bypass of the gas, switching of cyclones, and means for dust agglomeration.     

旋风分离器两相流研究综述

综述了旋风分离器内部流场、颗粒运动和数值计算模型的理论研究发展历程。