本文選題：Starimand型旋風(fēng)分離器 + 流場(chǎng)的穩(wěn)流��； 參考：《青島科技大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：本文采用大渦模擬的方法對(duì)Starimand型旋風(fēng)分離器的強(qiáng)旋氣固流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬,針對(duì)氣相流場(chǎng)存在的紊亂渦流、“擺尾”、“返混”等影響分離性能狀況,從結(jié)構(gòu)方面提出改進(jìn)措施,對(duì)傳統(tǒng)型分離器增設(shè)穩(wěn)流柱和防返混錐,以改善其流場(chǎng)、穩(wěn)定渦流擾動(dòng)。為驗(yàn)證增設(shè)穩(wěn)流柱和防返混錐的穩(wěn)流效果,采用數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究的方式對(duì)研究對(duì)象分類別比較。分別從渦流矢量圖、流場(chǎng)速度、壓降、湍動(dòng)能耗散、液體示蹤對(duì)比、質(zhì)點(diǎn)壓力動(dòng)態(tài)脈動(dòng)測(cè)試等幾個(gè)方面重點(diǎn)研究。通過(guò)考察增設(shè)內(nèi)構(gòu)件后對(duì)旋風(fēng)流場(chǎng)的變化規(guī)律,為微米以及亞微米級(jí)顆粒捕獲和旋風(fēng)除塵器性能的優(yōu)化提供參考,并對(duì)旋風(fēng)分離器三維流場(chǎng)的研究提供流體力學(xué)理論依據(jù)。所做的主要研究工作有：(1)利用數(shù)學(xué)建模軟件gambit2.20構(gòu)造幾何模型,對(duì)模型使用流體力學(xué)軟件FLUENT6.2計(jì)算,具體計(jì)算方法采用大渦模擬的數(shù)值方法。分析了Starimand型旋風(fēng)分離器和增設(shè)內(nèi)構(gòu)件的旋風(fēng)分離器的三維速度場(chǎng)分布,壓力場(chǎng)分布和湍動(dòng)能耗散分布情況。結(jié)果表明：在相同的操作條件下進(jìn)氣風(fēng)速為15m/s時(shí),增設(shè)內(nèi)構(gòu)件后切向速度的軸對(duì)稱性比較好,最大切向速度雖然降低,但分離區(qū)壁面的分離速度并未降低,能達(dá)到較好的分離效果。渦流速度矢量圖中顯示：穩(wěn)流柱穩(wěn)流、導(dǎo)流作用良好,降低了內(nèi)旋流與外旋流交匯處,渦流紊亂的狀況,規(guī)整了渦核尾端的“擺尾”現(xiàn)象。防返混錐的使用有效降低了灰倉(cāng)內(nèi)的湍動(dòng)程度,大大減少了灰斗返氣量。增設(shè)內(nèi)構(gòu)件后,湍動(dòng)耗散能大幅度降低,在旋風(fēng)分離器中部湍動(dòng)耗散能最大降幅為77%。(2)在氣相流場(chǎng)的基礎(chǔ)上,通過(guò)對(duì)外旋流進(jìn)行液體示蹤試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)增設(shè)穩(wěn)流柱后,下行軸向速度衰減程度小,渦核尾端有足夠能量向下延伸,減少了下錐體附近“擺尾”現(xiàn)象的發(fā)生,有效的減少了內(nèi)旋流和外旋流的相互擾動(dòng),降低了湍動(dòng)能量的耗散。安裝導(dǎo)流件后,流體在旋風(fēng)分離器內(nèi)旋轉(zhuǎn)圈數(shù)明顯增多,有利于提高分離效率。(3)在相同的試驗(yàn)操作條件下,對(duì)比分離器使用導(dǎo)流件前后,質(zhì)點(diǎn)動(dòng)態(tài)壓力變化、壓降、總分離效率、顆粒分級(jí)效率等性能指標(biāo),結(jié)果表明,增設(shè)內(nèi)構(gòu)件,對(duì)于碳粉(D50=44.65微米)和粉煤灰(D50=23.30μm)顆粒的分離總分離效率提高了5%-7%,其中1-5μm粉煤灰(D50=23.30μm)顆粒平均分離效率提高了10%左右,2μm顆粒的分級(jí)效率甚至達(dá)到了75%。雖然總壓降略有提高,但是旋風(fēng)分離內(nèi)部動(dòng)態(tài)壓力變化趨勢(shì)平穩(wěn)。表明增設(shè)穩(wěn)流柱后,降低了強(qiáng)旋渦流間的擾動(dòng),使內(nèi)旋流依托穩(wěn)流柱上升,降低了下錐體附近渦流“擺尾”程度,防返混錐的應(yīng)用有效降低了灰倉(cāng)內(nèi)的“返混”,大大提高了旋風(fēng)分離器的分離性能。
[Abstract]:In this paper, a large eddy simulation method is used to simulate the strong swirling flow field of the Starimand cyclone separator. In order to improve the flow of the traditional type separation device, the current flow field of the cyclone, the "tail" and "back mixing" influence the separation performance. The improvement measures are put forward from the structure, and the steady flow column and the anti return cones are added to the traditional type separation device in order to improve its flow. In order to verify the steady flow effect of adding the steady flow column and the anti return cones, the numerical simulation and experimental research are used to compare the classification of the research objects. The research on the eddy current vector diagram, the flow velocity, the pressure drop, the turbulent kinetic energy dissipation, the liquid tracing comparison and the dynamic pulsation test of the pressure force are studied. In order to provide reference for the optimization of the cyclone flow field after adding internal components, it provides a reference for the optimization of the micrometer and submicron particle capture and cyclone performance, and provides the theoretical basis for the study of the three-dimensional flow field of the cyclone separator. The main research work is as follows: (1) using the mathematical modeling software gambit2.20 to construct the geometric model, The model is calculated by the fluid mechanics software FLUENT6.2. The numerical method of large eddy simulation is used in the calculation method. The three-dimensional velocity field distribution, pressure field distribution and turbulent kinetic energy dissipation distribution of the Starimand cyclone separator and the cyclone separator with additional internal components are analyzed. The results show that the air flow velocity under the same operating conditions is shown. In the case of 15m/s, the axial symmetry of the shear velocity is better and the maximum tangential velocity is lower, but the separation speed of the wall surface is not reduced, and the separation efficiency is not reduced. The eddy velocity vector diagram shows that the steady flow of the steady flow column is good, the flow of the inner swirl and the outer swirl flow is reduced, and the eddy current is disorganized. The use of the anti return cones effectively reduces the turbulence level in the ash bin and greatly reduces the volume of the air return. After adding the internal components, the turbulent dissipation energy is greatly reduced and the maximum turbulent dissipation energy of the turbulent flow is 77%. (2) in the middle of the cyclone separator, on the basis of the gas phase flow field, through the external swirling flow. After the liquid tracer test, it is found that the downward axial velocity attenuation degree is small and the tail end of the vortex core has enough energy to extend down, reducing the occurrence of "pendulum tail" in the vicinity of the lower cone, reducing the interaction between the internal swirl and the outer swirling flow and reducing the dissipation of the turbulent energy. The number of rotating rings in the separator increased significantly. (3) under the same operating conditions, the dynamic pressure change, pressure drop, total separation efficiency and particle classification efficiency were used before and after the diversion of the separator, and the results showed that the internal components were added to the carbon powder (D50=44.65 micron) and fly ash (D50=23.30). The total separation efficiency of the particle separation was increased by 5%-7%, and the average separation efficiency of 1-5 u m fly ash (D50=23.30 mu m) particles increased by about 10%. The classification efficiency of 2 micron m particles was even reached to 75%., although the total pressure drop was slightly improved, but the trend of dynamic pressure in the cyclone separation was stable. The disturbance in the flow makes the internal swirl depend on the steady flow column and reduce the "tail" of the vortex near the lower cone. The application of the anti return cones effectively reduces the "back mixing" in the ash bin, and greatly improves the separation performance of the cyclone separator.
【學(xué)位授予單位】：青島科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TQ051.8

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 梁朝林;旋風(fēng)分離器結(jié)構(gòu)改進(jìn)的研究[J];煉油設(shè)計(jì);2002年09期

2 蔡安江;旋風(fēng)分離器設(shè)計(jì)計(jì)算的研究[J];化工礦物與加工;2003年08期

3 張百麟;旋風(fēng)分離器的設(shè)計(jì)技巧[J];石化技術(shù);2003年02期

4 李文東,王連澤;旋風(fēng)分離器內(nèi)流場(chǎng)的數(shù)值模擬及方法分析[J];環(huán)境工程;2004年02期

5 閆濤;張榮克;聞明科;;旋風(fēng)分離器用耐磨型翼閥的研制[J];石油化工設(shè)備;2009年02期

6 王宗濂;陳學(xué)志;華強(qiáng);秦少寅;;旋風(fēng)分離器研究及其在半干法旋風(fēng)除塵方面的應(yīng)用[J];干燥技術(shù)與設(shè)備;2009年03期

7 徐俊;秦新潮;萬(wàn)古軍;魏耀東;;PV型旋風(fēng)分離器的性能改進(jìn)實(shí)驗(yàn)和分析(Ⅱ)——進(jìn)口結(jié)構(gòu)[J];煉油技術(shù)與工程;2009年11期

8 鄧清方;張懷亮;;M模型在低密度物料旋風(fēng)分離器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J];中南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2011年04期

9 吳冉;;旋風(fēng)分離器進(jìn)出口結(jié)構(gòu)改進(jìn)的研究進(jìn)展[J];廣東化工;2011年06期

10 蔣夢(mèng)婷;王博;陳言信;徐德龍;;旋風(fēng)分離器內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)流場(chǎng)的數(shù)值計(jì)算方法選擇[J];環(huán)境工程學(xué)報(bào);2012年08期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 謝秀英;張仲欣;殷勇;白崇仁;;旋風(fēng)分離器的分離原理及設(shè)計(jì)方法[A];中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)包裝與食品工程分會(huì)第四屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];1995年

2 崔潔;陳雪莉;李昌劍;龔欣;王輔臣;;徑向入口旋風(fēng)分離器內(nèi)顆粒持料量研究[A];上海市化學(xué)化工學(xué)會(huì)2010年度學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2010年

3 付雙成;孫國(guó)剛;高翠芝;郭廣軍;;防返混錐位置對(duì)旋風(fēng)分離器影響的數(shù)值模擬及試驗(yàn)研究[A];中國(guó)顆粒學(xué)會(huì)第六屆學(xué)術(shù)年會(huì)暨海峽兩岸顆粒技術(shù)研討會(huì)論文集（下）[C];2008年

4 高翠芝;孫國(guó)剛;馬強(qiáng);張娜娜;錢步仁;;入口濃度對(duì)旋風(fēng)分離器性能影響的試驗(yàn)研究[A];中國(guó)顆粒學(xué)會(huì)第六屆學(xué)術(shù)年會(huì)暨海峽兩岸顆粒技術(shù)研討會(huì)論文集（下）[C];2008年

5 董瑞倩;孫國(guó)剛;高翠芝;;壓力對(duì)旋風(fēng)分離器性能影響的試驗(yàn)研究[A];中國(guó)顆粒學(xué)會(huì)第七屆學(xué)術(shù)年會(huì)暨海峽兩岸顆粒技術(shù)研討會(huì)論文集[C];2010年

6 馬盛軍;靳丙秋;鞠學(xué)貞;張文豐;石永軍;;旋風(fēng)分離器的技術(shù)改造[A];浙江省化工學(xué)會(huì)成立五十周年慶祝大會(huì)暨第二屆省（市）際化學(xué)化工科技發(fā)展研討會(huì)論文集[C];2001年

7 李雙權(quán);孫國(guó)剛;時(shí)銘顯;;排氣管偏置對(duì)PV型旋風(fēng)分離器效率及壓降的影響[A];第七屆全國(guó)顆粒制備與處理學(xué)術(shù)暨應(yīng)用研討會(huì)論文集[C];2004年

8 嚴(yán)超宇;吳小林;盧春喜;高金森;時(shí)銘顯;;旋風(fēng)分離器內(nèi)渦核非穩(wěn)態(tài)特性的流體動(dòng)力學(xué)分析[A];第九屆全國(guó)化學(xué)工藝學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2005年

9 劉成文;王連澤;;旋風(fēng)分離器內(nèi)能量耗損機(jī)理研究[A];中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)大會(huì)'2005論文摘要集（下）[C];2005年

10 陳建義;時(shí)銘顯;;旋風(fēng)分離器壓降計(jì)算模型[A];中國(guó)顆粒學(xué)會(huì)2006年年會(huì)暨海峽兩岸顆粒技術(shù)研討會(huì)論文集[C];2006年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前4條

1 謝文艷邋閆華 白爭(zhēng)鳴;三級(jí)旋風(fēng)分離器技術(shù)達(dá)國(guó)際先進(jìn)[N];中國(guó)化工報(bào);2008年

2 謝文艷 閆華 白爭(zhēng)鳴;高效能設(shè)備達(dá)國(guó)際先進(jìn)水平[N];中國(guó)職工科技報(bào);2008年

3 記者 謝文艷邋通訊員 閻華 白爭(zhēng)鳴;大慶石化機(jī)械廠研發(fā)成功高效能設(shè)備[N];中國(guó)石油報(bào);2008年

4 戴彬;燕化一廠嚴(yán)控聚乙烯掃地料數(shù)量[N];中國(guó)石化報(bào);2006年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前9條

1 吳學(xué)智;入口高濃度條件下的旋風(fēng)分離器對(duì)比研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（工程熱物理研究所）;2011年

2 趙新學(xué);氣固兩相流對(duì)旋風(fēng)分離器壁面磨損機(jī)理的研究[D];中國(guó)石油大學(xué);2010年

3 欒一剛;軸流旋風(fēng)分離器數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2011年

4 張吉光;靜電旋風(fēng)分離器氣相流場(chǎng)的數(shù)值模擬及實(shí)驗(yàn)研究[D];東華大學(xué);2005年

5 錢付平;不同排塵結(jié)構(gòu)及操作條件旋風(fēng)分離器分離特性的研究[D];東南大學(xué);2006年

6 王海剛;旋風(fēng)分離器中氣—固兩相流數(shù)值計(jì)算與實(shí)驗(yàn)研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（工程熱物理研究所）;2003年

7 M'BOUANA Noé-Landry-Privace;高濃度旋風(fēng)分離器氣固流動(dòng)與分離特性的數(shù)值模擬[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2014年

8 崔潔;分級(jí)式合成氣初步凈化系統(tǒng)中旋風(fēng)分離器的分離機(jī)理與結(jié)構(gòu)特性研究[D];華東理工大學(xué);2011年

9 朱治平;加壓循環(huán)流化床的實(shí)驗(yàn)與模型研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（工程熱物理研究所）;2008年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 廖磊;六個(gè)旋風(fēng)分離器并聯(lián)布置循環(huán)流化床的實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)值模擬[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（工程熱物理研究所）;2011年

2 李昌劍;分級(jí)式合成氣初步凈化系統(tǒng)中旋風(fēng)分離器的結(jié)構(gòu)優(yōu)化[D];華東理工大學(xué);2012年

3 汪林;旋風(fēng)分離器氣固兩相流數(shù)值模擬及性能分析[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2007年

4 董棟棟;高溫高濃度旋風(fēng)分離器性能試驗(yàn)研究[D];中國(guó)石油大學(xué);2008年

5 侯廣信;旋風(fēng)分離器高溫分離模型的實(shí)驗(yàn)研究[D];中國(guó)石油大學(xué);2008年

6 李戰(zhàn)國(guó);入口煙道布置方式對(duì)循環(huán)流化床鍋爐旋風(fēng)分離器性能影響的研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（工程熱物理研究所）;2009年

7 朱少林;軸入式旋風(fēng)分離器氣粒分離特性的數(shù)值模擬與試驗(yàn)[D];湖南大學(xué);2009年

8 蔣海華;旋風(fēng)分離器大渦數(shù)值模擬及分離性能研究[D];中南大學(xué);2009年

9 李強(qiáng);循環(huán)流化床鍋爐旋風(fēng)分離器氣固兩相流動(dòng)特性及性能研究[D];上海交通大學(xué);2010年

10 戚貴強(qiáng);多效旋風(fēng)分離器的性能研究[D];青島科技大學(xué);2010年

，

本文編號(hào)：1978805