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旋风分离器性能优化的研究

作　者: 徐天猛
导　师: 苏永升
学　校: 华东理工大学
专　业: 流体机械及工程
关键词: 旋风分离器流场轨道模型分离效率优化
分类号: TQ051.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

前人对于旋风分离器性能优化已经做了大量的研究工作,得出了许多经验和结论。本课题研究内容是以前人研究所得出的结论作为理论依据,以锥体下端增设直管的单进口切流式旋风分离器为模型,锥体下端排出口为研究对象；采用CFD软件对锥体下端排出口直径D_d优化前后的模型进行流场进行三维数值模拟。对气相和颗粒相流场的模拟计算,分别采用雷诺应力模型RSM和离散相模型DPM中的随机轨道模型。研究表明,单进口式旋风分离器的流场呈非对称分布,而且气流尾涡在直管段有甩尾现象,随着D_d的增大气流甩尾减弱；灰斗进口处的气体流量并不为零,流量大小随着D_d的增大而增大,但过多气流进入灰斗会致使已收集颗粒被重新卷回流场,降低分离效率。增设的直管会将尾涡引入直管段,对颗粒能起到二次分离的作用,提高分离效率。在本课题研究中二次分离的作用对分离性的影响占主导地位,随着D-d的增大分离效率增大,而不是随着分离空间切向速度的稍微降低而减小。分离效率并不是随着D_d增大而一直增大,而是存在最佳的D_d使旋风分离器的分离效率达到最高。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章文献综述  9-22
  1.1 课题背景及研究意义  9-10
  1.2 旋风分离器的概况  10-15
    1.2.1 旋风分离器的分类  10-12
    1.2.2 旋风分离器的特点  12
    1.2.3 旋风分离器的应用  12-15
  1.3 旋风分离器结构改进的国内外研究现状  15-20
    1.3.1 旋风分离器进口结构  15-16
    1.3.2 旋风分离器出口结构  16-18
    1.3.3 旋风分离器锥体结构  18
    1.3.4 旋风分离器排尘结构  18-20
  1.4 本课题的研究内容和方法  20-22
第2章旋风分离器的基本理论  22-35
  2.1 旋风分离器的工作原理  22
  2.2 旋风分离器的流场  22-25
    2.2.1 气流状态  22-24
    2.2.2 颗粒流动  24-25
  2.3 旋风分离器的主要性能指标  25-27
    2.3.1 分离效率  25-27
    2.3.2 压降  27
  2.4 影响旋风分离器性能的因素  27-33
    2.4.1 结构尺寸的影响  27-31
    2.4.2 运行条件的影响  31-33
    2.4.3 粉尘物理性质的影响  33
  2.5 本章小结  33-35
第3章理论计算  35-47
  3.1 速度分布的计算模型  35-38
    3.1.1 Barth模型  36-38
  3.2 分离效率的计算模型  38-41
    3.2.1 概述  38-39
    3.2.2 平衡轨道模型  39-40
    3.2.3 停留时间模型  40-41
  3.3 压降计算模型  41-42
  3.4 理论计算条件和结果  42-46
    3.4.1 计算条件  43
    3.4.2 计算结果  43-44
    3.4.3 曲线拟合  44-46
  3.5 本章小结  46-47
第4章 CFD的模拟计算  47-55
  4.1 网格划分  47-48
  4.2 数学模型和控制方程  48-51
    4.2.1 雷诺应力模型  49-50
    4.2.2 随机轨道模型  50-51
  4.3 边界条件  51-52
    4.3.1 连续相边界条件  51
    4.3.2 颗粒相边界条件  51-52
  4.4 计算结果的收敛判断  52-54
  4.5 本章小结  54-55
第5章结果分析  55-73
  5.1 计算结果可靠性验证  55-57
  5.2 流场特点分析  57-63
    5.2.1 分离空间流场  57-58
    5.2.2 环形空间  58-61
    5.2.3 直管段空间  61-62
    5.2.4 灰斗空间  62-63
  5.3 模拟计算的结果  63-65
  5.4 结果比较  65-71
    5.4.1 理论和模拟计算对比  65-67
    5.4.2 从模拟计算角度分析  67-71
  5.5 本章小结  71-73
第6章结论  73-75
参考文献  75-78
致谢  78

旋风分离器性能优化的研究

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