結(jié)構(gòu)參數(shù)對臥式單排料管下排氣式旋風(fēng)分離器性能的影響

張思源，孫思敏，郭 帥，王小芳，朱治平

(1. 中國科學(xué)院 工程熱物理研究所，北京 100190； 2. 中國科學(xué)院大學(xué) 工程科學(xué)學(xué)院，北京 100049)

中國科學(xué)院工程熱物理研究所開發(fā)了分級(jí)氣化工藝[1]，該工藝通過將中溫循環(huán)流化床氣化爐和高溫下行床氣化爐耦合，實(shí)現(xiàn)煤氣化過程的分級(jí)控制，從而有效提高系統(tǒng)氣化性能。利用循環(huán)流化床反應(yīng)器的優(yōu)勢，可以有效降低系統(tǒng)對煤種及原料粒徑要求； 同時(shí)，利用下行床反應(yīng)器的優(yōu)勢，可以極大提高氣化過程的碳轉(zhuǎn)化率。在該工藝中，如果熱半焦和熱煤氣在同一位置進(jìn)入下行床氣化爐，氣固燃料未采取有效分離，熱煤氣將優(yōu)先與氧化劑發(fā)生均相反應(yīng)，導(dǎo)致熱煤氣中的可燃組分被大量消耗； 并且，熱半焦與氣化劑反應(yīng)比例相應(yīng)降低，進(jìn)而影響系統(tǒng)冷煤氣效率和碳轉(zhuǎn)化率的提升。為了解決這一問題，中國科學(xué)院工程熱物理所利用雙排料管-下排氣式旋風(fēng)分離器[2]，作為循環(huán)流化床反應(yīng)器與下行床反應(yīng)器之間的二級(jí)分離器，以實(shí)現(xiàn)熱煤氣與熱半焦的有效分離。氣固分離后的熱煤氣通過排氣管直接進(jìn)入下行床中，避免與氣化劑直接接觸，而高濃度的熱半焦優(yōu)先與氣化劑進(jìn)行充分混合，發(fā)生氣化反應(yīng)。由此，通過加入二級(jí)分離器，可以促進(jìn)熱半焦的轉(zhuǎn)化，減少熱煤氣的燃燒反應(yīng)。二級(jí)分離器對分級(jí)氣化工藝的性能及整體系統(tǒng)布置具有重要意義。

下排氣式旋風(fēng)分離器是一種新型的旋風(fēng)分離器，其排氣管和排料管均位于旋風(fēng)分離器的下部[3]。由于分離的熱半焦與熱煤氣都要進(jìn)入下行床氣化爐中，就布置方式而言，下排氣式旋風(fēng)分離器更加適合分級(jí)氣化工藝，但是，立式分離器在實(shí)際應(yīng)用中，存在工業(yè)現(xiàn)場布置困難、建造成本增加等問題[4]。在兼顧分離效率的前提下，從系統(tǒng)布置方便的角度出發(fā)，中國科學(xué)院工程熱物理研究所的研究人員提出了臥式單排料管-下排氣式的二級(jí)旋風(fēng)分離器的設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)中分離器與水平面呈傾斜向上10°，可以充分利用兩級(jí)氣化單元之間的水平段，實(shí)現(xiàn)降低成本的目標(biāo)。

分離效率、壓降、漏氣率是考察下排氣式旋風(fēng)分離器性能的重要指標(biāo)，針對這些參數(shù)學(xué)者進(jìn)行了相關(guān)的試驗(yàn)研究。Gauthier等[5]對下排氣式旋風(fēng)分離器進(jìn)行了早期試驗(yàn)研究，試驗(yàn)物料采用平均粒徑為20 μm的玻璃珠，在入口氣速為25 m/s，分離效率最高可達(dá)99.9%。Oh等[6]考察了下排氣式旋風(fēng)分離器的分離效率、壓降與排氣管插入深度之間的關(guān)系，結(jié)果顯示，在排氣管插入深度取中間值193 mm時(shí)，分離效率達(dá)到最大值99.7%；并且在入口氣速為5.2～13.0 m/s時(shí)，對于不同排氣管插入深度，分離器壓降均在210 Pa以下。冷碧霞等[7]研究了一種新型擴(kuò)散式氣固分離器，考察了導(dǎo)流錐傾角、底徑和位置以及出氣管入口高度對性能的影響。整體來看，導(dǎo)流錐傾角越大，其分離效率越好，而壓降隨角度變化的差異較小。宋博等[8]開展了下排氣旋風(fēng)分離器分離機(jī)理的研究，主要考察了結(jié)構(gòu)參數(shù)對分離性能的影響。當(dāng)導(dǎo)排間距為0.5倍筒體直徑，導(dǎo)流體長度為0.75倍筒體直徑時(shí)，分離器綜合性能最優(yōu)，分離效率高于90%，壓降低于800 Pa。除此之外，有很多學(xué)者采用數(shù)值模擬的方式對下排氣式旋風(fēng)分離器進(jìn)行研究，余戰(zhàn)英等[9]進(jìn)行了分離器流場測定研究以及相應(yīng)的數(shù)值模擬，認(rèn)為分離器內(nèi)的切向速度是由靠近導(dǎo)流體的準(zhǔn)強(qiáng)制渦和靠近外筒壁的準(zhǔn)自由渦組成，這與上排氣式旋風(fēng)分離器的特性基本一致[10]。楊仲卿等[11]通過數(shù)值模擬考察了進(jìn)口形式、導(dǎo)流體和排氣管結(jié)構(gòu)參數(shù)對分離效率和壓降的影響。通過將排氣管進(jìn)口改為漸縮型、 位置下移并采用圓臺(tái)進(jìn)口，可以提高分離效率至86.5%，并且，改造后的分離器對細(xì)顆粒分離效率明顯增強(qiáng)。王磊等[12]通過數(shù)值計(jì)算，對5種導(dǎo)流體形狀進(jìn)行了研究，入口氣速設(shè)定為16 m/s，顆粒入口質(zhì)量濃度設(shè)定為28.9 g/m3，計(jì)算結(jié)果顯示對于小于35 μm的顆粒，采用杯型和圓錐型導(dǎo)流體的分離器分離效率較高；對于直徑在35～50 μm之間的顆粒，圓錐形導(dǎo)流體對應(yīng)的分離效果最好，接近96%。

以上研究都是針對立式下排氣式旋風(fēng)分離器，對于臥式下排氣分離器的相關(guān)研究鮮有報(bào)道。結(jié)構(gòu)參數(shù)對分級(jí)氣化工藝所關(guān)注的分離效率、 漏氣率、 壓力分布等指標(biāo)影響的程度尚不明確。有必要對結(jié)構(gòu)參數(shù)對下排氣式旋風(fēng)分離器的影響進(jìn)行系統(tǒng)的試驗(yàn)研究，為分級(jí)氣化中試裝置設(shè)計(jì)提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)參考。本文中主要通過設(shè)計(jì)冷態(tài)試驗(yàn)系統(tǒng)，考察關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)，即排氣管直徑、 排氣管與排料管夾角以及導(dǎo)流體長度對分離器性能的影響；同時(shí)，將分離器與噴嘴結(jié)構(gòu)相結(jié)合，考察在分級(jí)氣化工藝中，噴嘴內(nèi)環(huán)氣體的存在對分離器性能的影響。研究工作可為后續(xù)分級(jí)氣化中試裝置二級(jí)分離器的設(shè)計(jì)提供一定的數(shù)據(jù)參考。

1 試驗(yàn)

1.1 裝置及工藝流程

冷態(tài)試驗(yàn)工藝流程如圖1所示。試驗(yàn)系統(tǒng)主要由供風(fēng)系統(tǒng)、 試驗(yàn)臺(tái)本體、 給料系統(tǒng)、 尾部管道、 布袋除塵器和測控系統(tǒng)組成。供風(fēng)包括分離器入口空氣和噴嘴內(nèi)環(huán)空氣，試驗(yàn)臺(tái)由單排料管-下排氣式旋風(fēng)分離器、噴嘴及氣化爐構(gòu)成。其中分離器本體如圖2所示，由進(jìn)氣管、 導(dǎo)流體、 旋風(fēng)筒、 排氣管和排料管組成，主要結(jié)構(gòu)參數(shù)見表1。為了便于試驗(yàn)時(shí)觀察流動(dòng)狀況，分離器直筒部分采用亞力克材質(zhì)；下部錐段部分采用碳鋼材質(zhì)。在分級(jí)氣化實(shí)際應(yīng)用中，排氣管連接下行床氣化爐的頂部，排料管通過噴嘴與氣化爐爐膛相連通，噴嘴內(nèi)通道介質(zhì)為來自分離器的固體物料及攜帶的空氣、 噴嘴內(nèi)環(huán)空氣。噴嘴直徑為200 mm，爐膛直徑為680 mm。

1、 2—羅茨風(fēng)機(jī)； 3—給料裝置； 4—臥式單排料管-下排氣式旋風(fēng)分離器； 5—?dú)饣癄t爐膛； 6、 7—布袋除塵器；A—噴嘴入口氣體壓力測點(diǎn)；B—分離器入口氣體壓力測點(diǎn)；C—分離器切向入口氣體壓力測點(diǎn)；D—排氣管內(nèi)氣體壓力測點(diǎn)；E—排料管內(nèi)氣體壓力測點(diǎn)。圖1 工藝流程圖Fig.1 Process flow figure

圖2 單排料管-下排氣式旋風(fēng)分離器結(jié)構(gòu)簡圖Fig.2 Schematic diagram of the horizontal cyclone separator with single discharge pipe

表1 分離器的結(jié)構(gòu)參數(shù)Tab.1 Dimensions of cyclone

在試驗(yàn)過程中，分離器入口及噴嘴內(nèi)環(huán)空氣流量分別由1號(hào)與2號(hào)風(fēng)機(jī)變頻控制；物料經(jīng)過螺旋給料機(jī)給入系統(tǒng)，并通過變頻控制石英砂質(zhì)量流率。石英砂與空氣快速混合后被攜帶切向進(jìn)入分離器，空氣裹挾著石英砂在導(dǎo)流體和筒體的作用下螺旋斜向下運(yùn)動(dòng)。被分離的固體物料經(jīng)由排料管離開分離器，而后被布袋除塵器捕集；被分離的氣體經(jīng)由排氣管進(jìn)入尾部管道排空。試驗(yàn)系統(tǒng)中共有7個(gè)壓力測點(diǎn)、 3個(gè)流量測點(diǎn)。其分離效率η和漏氣率δ可通過定義式計(jì)算得到。

η=Wo/Wi×100%

(1)

δ=(Qo-QA)/Qc×100%

(2)

式中：Wo為布袋除塵器收集的物料質(zhì)量，kg；Wi為給入分離器的物料質(zhì)量，kg；Qo為布袋除塵器尾部氣體流量，m3/h；QA為噴嘴內(nèi)環(huán)氣體流量，m3/h；QC為分離器進(jìn)口氣體流量，m3/h。

表2 運(yùn)行參數(shù)Tab.2 Operating parameters

1.2 物料

試驗(yàn)物料采用d10、d50、d90分別為1.9、 45.8、 104.5 μm的石英砂顆粒。

1.3 方法

本試驗(yàn)中自變量有3組： 排氣管直徑(60、 70、 80 mm)、 排氣管與排料管上緣夾角(45°、 50°、 55°)和導(dǎo)流體長度(400、 300、 0 mm)，采用控制變量法進(jìn)行試驗(yàn)，具體試驗(yàn)結(jié)構(gòu)參數(shù)見表3。

表3 試驗(yàn)結(jié)構(gòu)參數(shù)Tab.3 Experiment structures parameters

以無內(nèi)環(huán)氣流工況為例，首先向料斗中加入石英砂，其質(zhì)量Wi為100 kg，開啟并調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)1使得分離器入口流量QC約為1 900 m3/h，對應(yīng)入口氣速vc為24.5 m/s，待系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行后進(jìn)行記錄，作為空床工況數(shù)據(jù)；記錄完畢后，開啟給料機(jī)調(diào)至所需頻率，待運(yùn)行穩(wěn)定后記錄數(shù)據(jù)，作為負(fù)載工況數(shù)據(jù)；結(jié)束后，依次關(guān)閉給料機(jī)和風(fēng)機(jī)，稱量布袋除塵器收集物料質(zhì)量Wo。對于給入內(nèi)環(huán)氣流工況，則需要同步開啟并調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)1及風(fēng)機(jī)2，使得分離器入口流量約為1 900 m3/h，噴嘴內(nèi)環(huán)氣體流量QC約為500 m3/h，對應(yīng)噴嘴內(nèi)環(huán)氣速vb為17 m/s，其他操作不變。

2 結(jié)果與分析

2.1 排料管直徑對分離器性能的影響

排料管直徑的變化直接改變固體顆粒和氣體在排料管內(nèi)的流速，并且影響到排料管內(nèi)部兩相流的流動(dòng)形態(tài)，從而改變整個(gè)分離器內(nèi)的流動(dòng)特性，因此，有必要通過試驗(yàn)探究排料管直徑對分離效率η、 漏氣率δ以及壓降ΔP1、 ΔP2的影響規(guī)律。

圖3 a)為排料管直徑D4對分離效率η的影響。從圖可知，當(dāng)D4在60、 70、 80 mm變動(dòng)時(shí)，η變化范圍在94.9%～95.6%之間，變化幅度小于1%，可見D4對η的影響不大；同時(shí)，由圖3 a)可以發(fā)現(xiàn)，加入內(nèi)環(huán)氣流對η的影響很小，η的變化范圍小于0.6%。

圖3 b)為排料管直徑D4對漏氣率δ的影響。由圖可知，在內(nèi)環(huán)氣流量近似相同的試驗(yàn)條件下，負(fù)載狀況下漏氣率較空床狀況減少5%～10%。這是由于固體物料占據(jù)了一部分排料管的流動(dòng)空間，使得通過排料管進(jìn)入爐膛內(nèi)的氣體量減少。從整體來看，δ隨D4增大而增大，分析認(rèn)為對于相同的固體質(zhì)量流率，D4越大，可供氣體通過的截面積越大，相應(yīng)的δ越大。

圖3 c)為排料管直徑D4對ΔP1的影響。由圖可知，旋風(fēng)分離器的空載阻力損失ΔP1大于相應(yīng)的負(fù)載阻力損失，且負(fù)載工況下ΔP1約為空載的60%。這一方面是由于物料的存在，使得氣流旋轉(zhuǎn)速度降低，徑向壓力變化減小，旋流強(qiáng)度減弱[13]，降低了分離時(shí)的壓力耗散；另一方面，顆粒的加入使得湍流脈動(dòng)中的高頻部分減少，低頻部分增加，從而使得湍流耗散減少[2]，減少了阻力損失。同時(shí)，相較于空床條件，在負(fù)載條件下D4對ΔP1的影響較小，這是因?yàn)轭w粒的存在加大了氣流的摩擦阻力，使得摩擦導(dǎo)致的阻力損失占比增大，因此在物料存在的情況下ΔP1隨排料管徑變化幅度較小。

結(jié)合圖3 b)與圖3 c)可以發(fā)現(xiàn)，δ隨D4的變化規(guī)律與ΔP1隨D4的變化規(guī)律相近。這是由于排料管處壓力越高，竄入排料管中的氣流越少。對于有內(nèi)環(huán)氣流而言，噴嘴入口處壓力與2號(hào)風(fēng)機(jī)出口壓力大體相同，導(dǎo)致排料管內(nèi)壓力較無內(nèi)環(huán)氣流高，所以進(jìn)入排料管內(nèi)的氣流較少，δ較低。對于無內(nèi)環(huán)氣流而言，D4從60 mm增大至70 mm時(shí)，δ大幅度增加。這是由于隨著D4的增大，排料管內(nèi)可供氣體通過的截面增大，從而導(dǎo)致通過排料管內(nèi)的氣流增大，δ增大； 而D4從70 mm增大至80 mm時(shí)，由于通過排料管的氣量已達(dá)到飽和，即便截面增大，氣體流量也不會(huì)有較大幅度的增大，因此δ變化幅度較小。

圖3 d)為排料管直徑D4對ΔP2的影響，通過觀察圖3 d)可以發(fā)現(xiàn)，無內(nèi)環(huán)氣流條件下的ΔP2較有內(nèi)環(huán)氣流時(shí)偏大，這同樣是由內(nèi)環(huán)氣流入口壓力較大導(dǎo)致的。在負(fù)載情況下，由于ΔP2隨D4變化幅度在0.2 kPa以內(nèi)，變化區(qū)間較小，可以認(rèn)為在負(fù)載情況下D4對其影響較小。對于空床條件，排料管直徑為70 mm時(shí)，ΔP2最大，且對于整體而言，內(nèi)環(huán)氣流的存在使得ΔP2增大。這是由于通過給入內(nèi)環(huán)氣流，使排料管內(nèi)壓力上升，通過排料管的氣量下降，從而通過排氣管的氣體含量上升，排氣管內(nèi)氣速上升，氣流動(dòng)能耗散[14]及動(dòng)壓增加，因而靜壓減小。

a)分離效率ηb)漏氣率δc)進(jìn)口到排料管壓降ΔP1d)進(jìn)口到排料管壓降ΔP2圖3 排料管直徑D4對分離器性能的影響Fig.3 Effect of discharge pipe diameter on separator performance

2.2 排料管與排氣管夾角對分離器性能的影響

通過分析分離器內(nèi)流場可以發(fā)現(xiàn)，旋轉(zhuǎn)氣流下行至排料管錐體與上行氣流相遇，獲得一個(gè)向上的動(dòng)量，同時(shí)又有排料管從側(cè)面引出，并且為非對稱布置，兩者耦合使得渦流中心與幾何中心不一致[11]，從而導(dǎo)致分離效率η、 漏氣率δ以及壓降ΔP1、 ΔP2隨排料管錐體偏置角度的變化而變化。

圖4 a)為夾角β對分離效率η的影響。由圖可以看出，在無內(nèi)環(huán)氣流條件下，η變化幅度小于1%，可以認(rèn)為試驗(yàn)選取的β對η無明顯影響；在有內(nèi)環(huán)氣流存在的條件下，η隨著β的增大有較大幅度的增大 。這是因?yàn)榻o入內(nèi)環(huán)氣流與夾角變大的耦合作用，使得排料管斜體內(nèi)的氣固混合減弱，減少了氣流對顆粒的二次夾帶。

圖4 b)為夾角β對漏氣率δ的影響。由圖可知，無內(nèi)環(huán)氣流的δ較有內(nèi)環(huán)氣流的情況大，這與圖3 b)所示的結(jié)果一致。同樣是由于噴嘴內(nèi)環(huán)氣流的給入，提高了噴嘴入口的壓力，減少了通過排料管的氣體流量，并且差值在空床和負(fù)載工況下一致，均在15%上下波動(dòng)。在負(fù)載情況下，β為50°時(shí)，δ出現(xiàn)最小值，這與空床情況恰好相反。整體而言，δ隨β變化幅度較小。

圖4 c)為夾角β對ΔP1的影響。由圖可以發(fā)現(xiàn)，在負(fù)載及空床無內(nèi)環(huán)氣流情況下，ΔP1在β為50°時(shí)達(dá)到最大值。在空床有內(nèi)環(huán)氣流條件下，ΔP1隨β變化先是近似不變，而后減少。這與圖3 c)結(jié)果相近，在空床工況下的ΔP1較負(fù)載下的偏高，說明顆粒的加入抑制了β的變化對排料管內(nèi)流場的影響。對于負(fù)載有內(nèi)環(huán)氣流工況，ΔP1隨β變化幅度較小，變化區(qū)間為0.47～0.6 kPa，幅度僅為0.13 kPa。

圖4 d)為夾角β對ΔP2的影響。在空床工況及負(fù)載無內(nèi)環(huán)氣流條件下，ΔP2在β為50°時(shí)達(dá)到最大值3.27 kPa；在負(fù)載有內(nèi)環(huán)氣流條件下，ΔP2先是近似不變，而后增大。與ΔP1相類似，對于負(fù)載有內(nèi)環(huán)氣流工況，ΔP2隨β變化幅度很小，僅為0.12 kPa。相較于空床狀況，負(fù)載狀況下ΔP2隨β變動(dòng)幅度較小，這是由于顆粒的加入使得更多的氣體直接進(jìn)入排氣管內(nèi)，減少了經(jīng)由排料管折返入排氣管內(nèi)的氣體流量，因而減弱了β的影響。

a)分離效率ηb)漏氣率δc)進(jìn)口到排料管壓降ΔP1d)進(jìn)口到排料管壓降ΔP2圖4 夾角β對分離器性能的影響Fig.4 Influence of angle on separator performance

2.3 導(dǎo)流體長度對分離器性能的影響

導(dǎo)流體是旋風(fēng)分離器的主要組成部分之一，其作用主要體現(xiàn)在以下2個(gè)方面：一方面引導(dǎo)氣流做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；另一方面與外筒體形成的環(huán)形空間影響著氣流旋轉(zhuǎn)速度的大小[15]。臥式分離器相對于立式分離器在流動(dòng)特性上存在差別，因此，考察導(dǎo)流體對于臥式分離器的分離效率η、漏氣率δ以及壓降ΔP1、 ΔP2的影響具有重要意義。

圖5 a)為導(dǎo)流體長度L4對分離效率η的影響。由圖可以發(fā)現(xiàn)，對于選取的3種結(jié)構(gòu)參數(shù)，在無內(nèi)環(huán)氣流的情況下，無導(dǎo)流體結(jié)構(gòu)的分離效率最高，且L4為400 mm的結(jié)構(gòu)分離效率最低。這是由于氣流隨導(dǎo)流體的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)延伸到達(dá)分離器底部，形成底部吹起，降低了分離效率[16]。在有內(nèi)環(huán)氣流的情況下，分離效率隨L4的增加先降低后上升，出現(xiàn)上升的趨勢說明了內(nèi)環(huán)氣體的給入，使得分離器底部旋流增強(qiáng)，更多的物料被揚(yáng)起，而導(dǎo)流體阻擋了部分物料隨氣流進(jìn)入排氣管內(nèi)，所以η隨L4的增加而增加。

圖5 b)為導(dǎo)流體長度L4對漏氣率δ的影響。大部分情況下，L4為300 mm時(shí)漏氣率較低。對于負(fù)載狀況，δ隨L4變化較小，這是由于固體物料的存在,使得排料管內(nèi)可供氣體流通的空間變小，由此δ的波動(dòng)幅度減小。與之前的試驗(yàn)規(guī)律相同，相較于無內(nèi)環(huán)氣流，在存在內(nèi)環(huán)氣流的情況下，漏氣率δ有15%～20%的下降，這是因?yàn)閮?nèi)環(huán)氣流的給入，增大了排料管處的壓力，減少了通過排料管的氣體流量。

圖5 c)為導(dǎo)流體長度L4對ΔP1的影響。由圖可以觀察到，在負(fù)載狀況下，導(dǎo)流體L4為300 mm時(shí)，ΔP1最小，而不是在無導(dǎo)流體時(shí)取最小值[12]。這是主要是因?yàn)槿サ魧?dǎo)流體后，流體在分離器內(nèi)流動(dòng)軌跡的擾動(dòng)增加，使得湍流耗散增加；同時(shí)固體物料的存在又可以減少旋流強(qiáng)度，減少旋流耗散，兩者綜合，使得導(dǎo)流體L4為300 mm時(shí)ΔP1最小。由圖還可以發(fā)現(xiàn)，在空床狀況下，無導(dǎo)流體時(shí)的壓降ΔP1達(dá)到最小值。這是由于去掉導(dǎo)流體后，氣流旋轉(zhuǎn)速度降低，離心力降低，從而壓力損失下降，又因?yàn)椴淮嬖诠腆w物料，氣流內(nèi)部的湍流耗散沒有得到有效消除，導(dǎo)致空床與負(fù)載的規(guī)律不盡相同。

圖5 d)為導(dǎo)流體長度L4對ΔP2的影響。在負(fù)載狀況下，導(dǎo)流體長度L4為300 mm時(shí)，ΔP2最小，這與ΔP1的規(guī)律一致。由于去掉導(dǎo)流體后，耗散增加以及物料的存在降低了旋流強(qiáng)度，兩者的耦合作用使得導(dǎo)流體長度在300 mm時(shí)，ΔP2最小。通過觀察圖5 c)、 5 d)可以發(fā)現(xiàn)，去掉導(dǎo)流體后，壓降并不一定比存在導(dǎo)流體結(jié)構(gòu)的壓降小，這與先前的研究結(jié)果[12]相類似，說明選取合適長度的導(dǎo)流體，會(huì)使得壓降達(dá)到最小值。

a)分離效率ηb)漏氣率δc)進(jìn)口到排料管壓降ΔP1d)進(jìn)口到排料管壓降ΔP2圖5 導(dǎo)流體長度L4對分離器性能的影響Fig.5 Influence of guide length on separator performance

3 結(jié)論

1)排料管直徑D4對分離器性能影響較小。設(shè)計(jì)工況下，隨著D4從60 mm增大至80 mm，η的變化范圍為94.9%～95.6%，變化幅度較??；δ與ΔP1隨D4增大而增大，ΔP2先下降后上升，且ΔP2的變化幅度大于ΔP1。

2)在設(shè)計(jì)工況下，β為55°時(shí)，η達(dá)到最大值；β為45°時(shí)，δ出現(xiàn)最小值；β為45°時(shí)，由于幾何中心與旋流中心的偏置程度較小，ΔP1和ΔP2出現(xiàn)最小值。

3)導(dǎo)流體長度L4的增大會(huì)加大流體的內(nèi)的耗散作用，增大阻力損失。設(shè)計(jì)工況下，當(dāng)L4為300 mm時(shí)，η較小，ΔP1和ΔP2出現(xiàn)最小值，這是由導(dǎo)流體和物料對流動(dòng)的耦合作用所導(dǎo)致的； 同時(shí)，δ隨L4變化幅度在2%左右。