一種高效旋風分離器的分離特性
發(fā)布時間：2021-07-20 21:01
為了研究大氣監(jiān)測系統(tǒng)中涉及的旋風分離器的分離性能及影響因素,根據(jù)旋風分離器設計準則,設計了結構尺寸,建立流場三維物理模型,應用雷諾應力模型（RSM）模擬氣相速度場,然后加入顆粒相應用離散相模型進行氣固兩相流耦合計算,得出內外旋渦形式的流場對顆粒運動影響及顆粒的分離情況;為滿足分離性能的要求,在初始結構方案基礎上,依次改變排氣管長度、直徑等參數(shù),計算并比較分離效率曲線的幾何標準差。結果表明:較優(yōu)結構排氣管長度為42 mm、直徑為18 mm,可有效抑制短路流產生,增大外部漩渦區(qū)域,保證了幾何標準差為1.5±0.1,提升了分離效率。
【文章來源】：哈爾濱理工大學學報. 2020,25(03)北大核心
【文章頁數(shù)】：6 頁
【部分圖文】：
PM10旋風分離器結構及原理示意圖
流場Y=0截面(見圖1)速度矢量分布見圖2。由圖可知,分離器內有內旋渦與外旋渦構成的雙層旋流以外,還有局部的二次渦流;由進氣口射入的大部分氣流進入分離器內,有一小部分氣流沿軸向朝上運動,碰到上壁面后,在排氣管外壁面附近形成了二次渦流,這些渦流會將其中未經(jīng)分離的顆粒聚集在長時間停留,最終增加了這部分粒子撞擊到壁面上的概率,影響了分離的性能;由進氣口射入的氣流速度較大,紊流程度較強,并且進氣口距離排氣口下端較近,所以一部分顆粒流并未跟隨主流體向下運動,未經(jīng)分離過程經(jīng)排氣管流出,類似短路流,嚴重降低了分離性能。氣相計算分析結束后,加入顆粒相計算顆粒的運動情況,得到各粒徑范圍內顆粒的分離效率η,如圖3所示。由圖可知,10 μm以下分離曲線上凹,其他下凹;隨著粒徑增加,η數(shù)值逐漸增加;粒徑超過10 μm,η增長速率放緩。本研究的PM10分離器不僅要保證臨界粒徑在10±0.5 μm范圍內,為了保證下一級測量準確性,須保證分離效率曲線的幾何標準差為δg=1.5±0.1,如果對于大粒徑顆粒的分離效果較差,使得大顆粒進入后續(xù)細分離設備,會使后續(xù)測量產生誤差。
氣相計算分析結束后,加入顆粒相計算顆粒的運動情況,得到各粒徑范圍內顆粒的分離效率η,如圖3所示。由圖可知,10 μm以下分離曲線上凹,其他下凹;隨著粒徑增加,η數(shù)值逐漸增加;粒徑超過10 μm,η增長速率放緩。本研究的PM10分離器不僅要保證臨界粒徑在10±0.5 μm范圍內,為了保證下一級測量準確性,須保證分離效率曲線的幾何標準差為δg=1.5±0.1,如果對于大粒徑顆粒的分離效果較差,使得大顆粒進入后續(xù)細分離設備,會使后續(xù)測量產生誤差。根據(jù)圖3得到dc84=13.2,dc16=6.71, dc50=8.7,計算得到分離效率曲線幾何標準差:δg=dc84/dc50=1.47,δg=dc50/dc16=1.33。數(shù)值小于1.4,分離性能較差。主要是由于在臨界粒徑附近的顆粒,未能按理想的運動軌跡發(fā)展,主要表現(xiàn)在過多小粒徑顆粒被PM10旋風分離器收集,過多大粒徑顆粒逃逸。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]蝸殼式旋風分離器分離性能試驗研究[J]. 梁容真,杜圣飛,黃永紅,閻富生. 冶金能源. 2018(06)
[2]螺旋并聯(lián)分配管對旋風分離器分離性能的影響[J]. 唐子騰,常玉龍,徐磊,黃淵,汪華林. 化工學報. 2018(11)
[3]兩種不同入口形式的旋風分離器分離性能的對比研究[J]. 周發(fā)戚,孫國剛,韓曉鵬,婁志華,魏慶. 石油學報(石油加工). 2018(04)
[4]入口顆粒排序對旋風分離器分級性能的影響[J]. 凌國華. 工程技術研究. 2017(08)
[5]筒體直徑對旋風分離器性能的影響[J]. 袁怡,孫國剛,周發(fā)戚,孫占朋. 石油學報(石油加工). 2017(04)
[6]旋風分離器的氣相流場的性能分析及數(shù)值模擬[J]. 蘇偉,武晶晶,于建奇,雷天升. 機械制造與自動化. 2017(03)
[7]結構參數(shù)對小型旋風分離器分離性能的影響[J]. 高雪琦,金有海,許偉偉,張學騰. 中國粉體技術. 2017(02)
[8]旋風分離器內顆粒的逃逸規(guī)律分析[J]. 姜孝國,趙翠晶,孫向文,路金勛,曾文標. 鍋爐制造. 2017(02)
[9]PM2.5細顆粒物分離技術的數(shù)值模擬和性能改進[J]. 狄文靜,張增福,馬藝聞,徐可欣. 納米技術與精密工程. 2014(04)
[10]基于DPM的旋風分離器內顆粒軌跡數(shù)值模擬[J]. 李丹,馬貴陽,杜明俊,王海峰. 遼寧石油化工大學學報. 2011(02)
碩士論文
[1]旋風分離器氣固兩相流數(shù)值模擬及性能分析[D]. 汪林.哈爾濱工業(yè)大學 2007
本文編號：3293592
【文章來源】：哈爾濱理工大學學報. 2020,25(03)北大核心
【文章頁數(shù)】：6 頁
【部分圖文】：
PM10旋風分離器結構及原理示意圖
流場Y=0截面(見圖1)速度矢量分布見圖2。由圖可知,分離器內有內旋渦與外旋渦構成的雙層旋流以外,還有局部的二次渦流;由進氣口射入的大部分氣流進入分離器內,有一小部分氣流沿軸向朝上運動,碰到上壁面后,在排氣管外壁面附近形成了二次渦流,這些渦流會將其中未經(jīng)分離的顆粒聚集在長時間停留,最終增加了這部分粒子撞擊到壁面上的概率,影響了分離的性能;由進氣口射入的氣流速度較大,紊流程度較強,并且進氣口距離排氣口下端較近,所以一部分顆粒流并未跟隨主流體向下運動,未經(jīng)分離過程經(jīng)排氣管流出,類似短路流,嚴重降低了分離性能。氣相計算分析結束后,加入顆粒相計算顆粒的運動情況,得到各粒徑范圍內顆粒的分離效率η,如圖3所示。由圖可知,10 μm以下分離曲線上凹,其他下凹;隨著粒徑增加,η數(shù)值逐漸增加;粒徑超過10 μm,η增長速率放緩。本研究的PM10分離器不僅要保證臨界粒徑在10±0.5 μm范圍內,為了保證下一級測量準確性,須保證分離效率曲線的幾何標準差為δg=1.5±0.1,如果對于大粒徑顆粒的分離效果較差,使得大顆粒進入后續(xù)細分離設備,會使后續(xù)測量產生誤差。
氣相計算分析結束后,加入顆粒相計算顆粒的運動情況,得到各粒徑范圍內顆粒的分離效率η,如圖3所示。由圖可知,10 μm以下分離曲線上凹,其他下凹;隨著粒徑增加,η數(shù)值逐漸增加;粒徑超過10 μm,η增長速率放緩。本研究的PM10分離器不僅要保證臨界粒徑在10±0.5 μm范圍內,為了保證下一級測量準確性,須保證分離效率曲線的幾何標準差為δg=1.5±0.1,如果對于大粒徑顆粒的分離效果較差,使得大顆粒進入后續(xù)細分離設備,會使后續(xù)測量產生誤差。根據(jù)圖3得到dc84=13.2,dc16=6.71, dc50=8.7,計算得到分離效率曲線幾何標準差:δg=dc84/dc50=1.47,δg=dc50/dc16=1.33。數(shù)值小于1.4,分離性能較差。主要是由于在臨界粒徑附近的顆粒,未能按理想的運動軌跡發(fā)展,主要表現(xiàn)在過多小粒徑顆粒被PM10旋風分離器收集,過多大粒徑顆粒逃逸。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]蝸殼式旋風分離器分離性能試驗研究[J]. 梁容真,杜圣飛,黃永紅,閻富生. 冶金能源. 2018(06)
[2]螺旋并聯(lián)分配管對旋風分離器分離性能的影響[J]. 唐子騰,常玉龍,徐磊,黃淵,汪華林. 化工學報. 2018(11)
[3]兩種不同入口形式的旋風分離器分離性能的對比研究[J]. 周發(fā)戚,孫國剛,韓曉鵬,婁志華,魏慶. 石油學報(石油加工). 2018(04)
[4]入口顆粒排序對旋風分離器分級性能的影響[J]. 凌國華. 工程技術研究. 2017(08)
[5]筒體直徑對旋風分離器性能的影響[J]. 袁怡,孫國剛,周發(fā)戚,孫占朋. 石油學報(石油加工). 2017(04)
[6]旋風分離器的氣相流場的性能分析及數(shù)值模擬[J]. 蘇偉,武晶晶,于建奇,雷天升. 機械制造與自動化. 2017(03)
[7]結構參數(shù)對小型旋風分離器分離性能的影響[J]. 高雪琦,金有海,許偉偉,張學騰. 中國粉體技術. 2017(02)
[8]旋風分離器內顆粒的逃逸規(guī)律分析[J]. 姜孝國,趙翠晶,孫向文,路金勛,曾文標. 鍋爐制造. 2017(02)
[9]PM2.5細顆粒物分離技術的數(shù)值模擬和性能改進[J]. 狄文靜,張增福,馬藝聞,徐可欣. 納米技術與精密工程. 2014(04)
[10]基于DPM的旋風分離器內顆粒軌跡數(shù)值模擬[J]. 李丹,馬貴陽,杜明俊,王海峰. 遼寧石油化工大學學報. 2011(02)
碩士論文
[1]旋風分離器氣固兩相流數(shù)值模擬及性能分析[D]. 汪林.哈爾濱工業(yè)大學 2007
本文編號：3293592
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