新型高效旋風(fēng)分離器的仿真模擬計(jì)算

王勁莎 董敏 孔德霞

摘 要：旋風(fēng)分離器是一種利用氣體和固體進(jìn)行兩相流體的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，使固體顆粒在離心力的作用下從氣流中分離出來(lái)的設(shè)備。其結(jié)構(gòu)形式主要由直筒、錐體和蝸殼組成。旋風(fēng)分離器具有耐高溫、高壓，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，沒(méi)有運(yùn)動(dòng)部件，且造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：旋風(fēng)分離器;分離效率;壓強(qiáng)損失;高效;模型

中圖分類號(hào)：TH122? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? 文章編號(hào)：1671-7988（2020）22-102-03

Abstract： Cyclone separator is a kind of equipment which USES gas and solid to carry out the rotating motion of two-phase fluid， so that the solid particles are separated from the airflow under the action of centrifugal force. Its structural form is mainly composed of straight cylinder， cone and volute. Cyclone separator has the advantages of high temperature resistance， high pressure， simple structure， no moving parts， and low cost.

Keywords： Cyclone?separator;?Separation?efficiency;?Pressure?loss;?High?efficiency;?model

CLC NO.： TH122? Document Code： A? Article ID： 1671-7988（2020）22-102-03

1 背景技術(shù)

隨著社會(huì)的發(fā)展，粉塵污染一直備受人們的關(guān)注，并且還未得到更好的解決。粉塵對(duì)人體健康有極大的危害，尤其是粒徑在0.5?m-5?m之間的飄塵，對(duì)人體危害最大。但大于5?m的塵粒，則由于慣性作用可被鼻毛與呼吸道黏膜液排除;小于0.5?m的塵粒，會(huì)因氣體的擴(kuò)散作用被粘附在上呼吸道表面而隨痰排出;唯獨(dú)0.5?m-5?m的飄塵則可通過(guò)呼吸道直接到達(dá)肺部而沉積，危害人體健康。則旋風(fēng)分離器可以很好地解決空氣中的粉塵等，但有些人對(duì)旋風(fēng)分離器存在著一些誤解，認(rèn)為所有的旋風(fēng)分離器都是一樣的，都是把一個(gè)直筒和一個(gè)錐筒進(jìn)行組合起來(lái)，它就可以工作了。旋風(fēng)分離器經(jīng)常被當(dāng)作粗糙分離器使用，比如被當(dāng)作造價(jià)更高的布袋除塵器和濕式除塵器之前的預(yù)分離器。

但在實(shí)踐中，旋風(fēng)分離器可以在產(chǎn)品回收和污染控制上被高效地使用，甚至作為污染控制的終端除塵器。

傳統(tǒng)的旋風(fēng)分離器目前結(jié)構(gòu)存在的缺點(diǎn)：（1）旋風(fēng)分離器結(jié)構(gòu)都是筒錐型，分離效率有所提高，卻以過(guò)大的能量消耗為代價(jià)。（2）旋風(fēng)分離器內(nèi)主流是雙層旋流，即內(nèi)旋流和外旋流，靜壓分布在分離器氣芯處最小，甚至出現(xiàn)負(fù)壓，這可能引起灰斗內(nèi)氣流返混，影響分離效率。

2 研究?jī)?nèi)容

利用計(jì)算流體力學(xué)軟件Fluent對(duì)新型高效旋風(fēng)分離器氣相流場(chǎng)和顆粒運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行模擬，還對(duì)新型高效旋風(fēng)分離器的分離性能進(jìn)行仿真計(jì)算。通過(guò)改變計(jì)算不同結(jié)構(gòu)參數(shù)下旋風(fēng)。

分離器的壓降損失和分離性能，確定最優(yōu)結(jié)構(gòu)參數(shù)，使其在壓降損失最低的情況下，保證最佳的分離性能和5?m以下粒徑顆粒較高的分離效果。

建立新型高效旋風(fēng)分離器模型，其內(nèi)部流場(chǎng)和除水效率進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算模型如下：

2.1 純流場(chǎng)計(jì)算

2.2 除水效率計(jì)算

加入10um的煤粉顆粒，密度為1000kg/m3，煤粉密度為1500kg/m3，煤粉處理量為10t/h，水計(jì)算粒度為5um，計(jì)算該旋流器除水效率。經(jīng)計(jì)算，靜壓降為3000Pa，總壓降為2300Pa。

3 總結(jié)

通過(guò)對(duì)下旋除水旋風(fēng)分離器不同工況下的除水效率進(jìn)行計(jì)算對(duì)比分析得到，在煤粉處理量保持不變的前提下，不論是改變?nèi)肟谒俣冗€是改變煤粉密度，新型高效旋風(fēng)分離器的除水效率變化不大，基本都保持在90%以上，但是對(duì)10um煤粉的回收效率影響較大。

煤粉密度一定時(shí)，提高入口速度，新型高效旋風(fēng)分離器除水效率隨之升高，對(duì)于10um煤粉的回收效率，提高入口速度對(duì)高密度煤粉的回收效率影響較大，入口速度越大，回收效率越大。

入口速度一定時(shí)，低煤粉密度下的除水效率較高，但回收效率相對(duì)較低。

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