PV型旋風分離器已在全國石油催化裂化等高溫工業(yè)過程中得到了廣泛應用,取得了良好的經(jīng)濟效益與社會效益。隨著國家節(jié)能減排行動的持續(xù)推進,對旋風分離器技術也提出了“效率更高、壓降更低”的要求。本論文采用數(shù)值模擬與實驗的方法,考察了進氣口和排氣管的結構改進對PV型旋風分離器效率與壓降的影響,為PV型旋風分離器的減阻提效設計提供基礎研究支持。論文的研究內容和結論如下:PV型旋風分離器的進氣口形狀為矩形,存在入口氣速分布不均的問題,容易加劇頂灰環(huán)、短路流等現(xiàn)象,影響分離效率。論文針對該問題分別研究了入口增設導流板、改變入口形狀的方案。針對旋風分離器排氣管內的湍流損失較大的問題,考察了加排氣管中置物占據(jù)排氣管中心湍流區(qū)以減阻的方案。入口處加導流板能增大分離器內外旋流的切向速度,使顆粒受到的離心力變大,提高分離效率;徑向速度減小,從而減少短路流現(xiàn)象;但同時分離器的壓降也會升高。在導流板與分離器入口之間開縫、將導流板外擴有助于緩解分離器內回旋氣流撞擊進氣口壁面,從而減少壓力損失:導流板高度隨入口向里遞減的設計有助于一部分氣體從導流板與頂板之間的縫隙直接進入環(huán)形空間,減少頂板下方的二次環(huán)流,減少頂灰環(huán),從而增大分離效率。與傳統(tǒng)的矩形入口的旋風分離器相比,采用半梯形進氣口能夠降低傳統(tǒng)旋風分離器進氣口截面上的氣速分布的差異,及其帶來的流量分布不均的問題;并且半梯形口有助于提高流場內的切向速度,可增加顆粒受到的離心力;同時有利于延長自然旋風長,減小顆粒在膨脹倉和料腿位置的返混,提高分離效率。排氣管中加入圓柱形中置物能夠降低分離器的壓降,但效率也有一定程度的降低。隨著中置物插深的增加,切向速度呈現(xiàn)先降低后升高的變化趨勢,因而中置物插入較淺時效果不佳。分離效率和壓降隨著中置物插深增加先降低后升高。這是因為當中置物插入深度較大時,分離空間流場的穩(wěn)定性增強,分離空間的切向速度峰值升高,中置物起到了“穩(wěn)渦”的作用。但用中置物占據(jù)排氣管中心后,排氣管內的切向速度峰值也變大,湍流損失并未得到顯著改善,因而降阻效果不明顯。
【學位單位】：中國石油大學(北京)
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TE96
【部分圖文】：

器中做螺旋運動后到達錐體的某一位置處，流反轉成為上行流，運動至排氣管，從而被排度也是一個重要的幾何參數(shù)，有許多研究者應的最優(yōu)插深。有研究表明，排氣管插入深，氣體被迫做的繞流運動越多，壓力損失越插深太小，入口進入的顆粒容易從入口直接個分離過程，使分離效率下降。體下部，用于收集旋風分離器捕集到的顆粒至關重要：直徑過大，進入灰斗的氣流過多小，會導致顆粒堆積在排塵口，影響收集。錐體壁面的磨損較大。

a) b) c)圖 1.2 旋風分離器的三維速度分布[11]1)切向速度分布 2)軸向速度分布 3)徑向速度分布Fig.1.2 Three-dimensional velocity profiles in cyclone圖 1.3 旋風分離器的切向速度分布[6]Fig.1.3 Tangential velocity profile in cyclone

- 6 -圖 1.3 旋風分離器的切向速度分布[6]Fig.1.3 Tangential velocity profile in cyclon從分離器中心到“最大切向速度面”的運動，切向速度與半徑的比值為常數(shù)，uCr= （C 為常數(shù)） 區(qū)域是Ⅱ區(qū)，該區(qū)域的氣體一般稱為半

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本文編號：2817553