本文關鍵詞：旋風分離器內氣固兩相流數值模擬與穩(wěn)定性研究

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【摘要】：旋風分離器以結構簡單、造價實惠、能耗較低、維護方便等優(yōu)點使其在機械、冶金、化工、石油等行業(yè)中一直占主導地位。旋風分離器是一種利用氣流的離心力將顆粒甩向壁面從而實現分離的設備,在分離過程中需要考慮氣流、顆粒自身特性以及兩相之間靜電、吸附等復雜的相互作用。旋風分離器內部流動為復雜三維強旋流動,除主流渦之外還伴隨著縱向環(huán)流、短路流、返混等局部二次流。盡管旋風分離器已廣泛應用于工程實際中,但是經濟的發(fā)展、環(huán)境的變化和生產規(guī)模的提高使得對旋風分離器性能的要求越來越嚴格。因此,深入研究旋風分離器內氣固分離及流動穩(wěn)定性機理刻不容緩。本文結合直切式旋風分離器結構特點,利用計算流體動力學對直切式旋風分離器內部流場特性進行研究,獲得內部流場的總體規(guī)律及機理原因。采用基于各向異性假設的雷諾應力模型(RSM)來模擬湍流流動,利用離散相模型(DPM)和隨機軌道模型(DRW)來表征旋風分離器內氣固兩相流及顆粒分離特性。在此工作基礎上,進行了以下幾方面的研究分析:(1)利用湍流模型k??模型、RNG k??和RSM對旋風分離器內部流場進行數值模擬分析并與實驗作對比,得到了RSM的預測結果與實驗數據最吻合,且能夠清楚得給出雙旋渦結構。(2)通過改變排塵口直徑,分析旋風分離器內部流場,得到流動速度、壓力降、分離效率、湍流強度等變化規(guī)律。采用能量梯度理論分析旋風分離器內部流場組合渦結構穩(wěn)定性,發(fā)現了當直徑比為0.355時,其外渦結構的主要速度分布最接近理論自由渦速度分布趨勢。(3)通過改變旋風分離器排氣管插入深度,對旋風分離器內部流場的速度、渦量分布以及旋進渦核現象進行非定常模擬分析。研究發(fā)現排氣管插入深度的增加將避免短路流現象的發(fā)生,起到穩(wěn)渦的作用;但是排氣管插入深度過長會提高旋流損失,增加壓降。(4)在氣相流場的分析基礎上,對旋風分離器內氣固兩相流進行數值模擬分析,重點分析了顆粒直徑以及不同初始噴射位置對旋風分離器分離性能的影響。研究發(fā)現,在一定程度上,粒徑越大,分離效率越高,但當粒徑大于24?m時則將會發(fā)生滯留現象。
【學位授予單位】：浙江理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TQ051.8

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