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高效节能旋风分离器的开发——数值模拟与实验研究
| 论文题名： | 高效节能旋风分离器的开发——数值模拟与实验研究 |
| 关键词： | 旋风分离器;数值模拟;工作原理;分离性能;运行参数 |
| 摘要： | 本文用计算流体力学软件对一种入口螺旋下倾旋风分离器的入口结构进行优化，对不同入口旋转角（240°、300°、360°）、不同入口截面角（5°、15°、25°、35°、45°）以及不同入口形状（矩形、正方形、圆形）的旋风分离器进行了数值模拟，气相部分采用Euler坐标系下的RSM雷诺应力模型，颗粒相部分采用拉格朗日坐标系下的随机轨道模型，对模拟结果的流场、分离性能和压力损失等进行了分析，并与实验结果进行了对比，得到如下结论： （1）随着入口旋转角的增加，流场的轴对称性变好，锥形体底部摆动现象减弱，切向速度减小，回流现象加重；颗粒分级效率减小，压降降低。 （2）随着入口截面角的增加，分离空间切向速度变大，上升流中轴向速度减小，下降流中轴向速度一侧增大、另一侧减小，而锥形体部分流场对称性变差，出现了摆动、偏心和严重的紊流现象。在一定的入口速度下，分离效率随着入口截面角的增加先减小后增大，但当入口速度增大到20m/s以上时，入口截面角的改变对分离效率的影响却不明显。当入口速度小于15m/s时，45°角的分离性能较好；而当入口速度大于15m/s时，5°截面角的分离性能较好。随着入口截面角的增加，入口螺旋下倾旋风分离器的压力损失增大；而且入口气速越大，压力损失随入口截面角变大而增加的幅度就越明显。 （3）对圆形、正方形、矩形三种入口形状的旋风分离器而言，其锥形体底端都出现了严重的摆尾、偏心现象；相对而言，矩形入口分离器锥形体下端流体的轴对称性较差。三种入口形状分离器内流场切向速度从大到小的排列顺序为：正方形、圆形、矩形；轴向速度从大到小的排列顺序为：矩形、圆形、正方形。当气流携带的颗粒粒径小于3μm时，圆形入口分离器的分离性能较好；当气流携带的颗粒粒径大于3μm时，正方形入口的分离器分离性能较好；在同样的入口气速条件下，压力损失从高到低的排列顺序为：正方形、圆形、矩形。 （4）实验结果表明，入口螺旋下倾旋风分离器的分离效率和压力损失均随着入口速度的增加而增大，入口速度越大，压降随着入口速度的变化越明显，增长幅度越大；但分离效率随着入口速度增大而产生的变化却变小；实验数据与仿真结果基本吻合。 |
| 作者： | 田晓庆 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 何宏舟 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 集美大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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