新型高效旋風分離器的仿真模擬計算

王勁莎 董敏 孔德霞

摘 要：旋風分離器是一種利用氣體和固體進行兩相流體的旋轉運動，使固體顆粒在離心力的作用下從氣流中分離出來的設備。其結構形式主要由直筒、錐體和蝸殼組成。旋風分離器具有耐高溫、高壓，結構簡單，沒有運動部件，且造價低等優點。

關鍵詞：旋風分離器;分離效率;壓強損失;高效;模型

中圖分類號：TH122? 文獻標識碼：A? 文章編號：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

隨著社會的發展，粉塵污染一直備受人們的關注，并且還未得到更好的解決。粉塵對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，會因氣體的擴散作用被粘附在上呼吸道表面而隨痰排出;唯獨0.5?m-5?m的飄塵則可通過呼吸道直接到達肺部而沉積，危害人體健康。則旋風分離器可以很好地解決空氣中的粉塵等，但有些人對旋風分離器存在著一些誤解，認為所有的旋風分離器都是一樣的，都是把一個直筒和一個錐筒進行組合起來，它就可以工作了。旋風分離器經常被當作粗糙分離器使用，比如被當作造價更高的布袋除塵器和濕式除塵器之前的預分離器。

但在實踐中，旋風分離器可以在產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。

傳統的旋風分離器目前結構存在的缺點：（1）旋風分離器結構都是筒錐型，分離效率有所提高，卻以過大的能量消耗為代價。（2）旋風分離器內主流是雙層旋流，即內旋流和外旋流，靜壓分布在分離器氣芯處最小，甚至出現負壓，這可能引起灰斗內氣流返混，影響分離效率。

2 研究內容

利用計算流體力學軟件Fluent對新型高效旋風分離器氣相流場和顆粒運動軌跡進行模擬，還對新型高效旋風分離器的分離性能進行仿真計算。通過改變計算不同結構參數下旋風。

分離器的壓降損失和分離性能，確定最優結構參數，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。

建立新型高效旋風分離器模型，其內部流場和除水效率進行計算，計算模型如下：

2.1 純流場計算

2.2 除水效率計算

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，水計算粒度為5um，計算該旋流器除水效率。經計算，靜壓降為3000Pa，總壓降為2300Pa。

3 總結

通過對下旋除水旋風分離器不同工況下的除水效率進行計算對比分析得到，在煤粉處理量保持不變的前提下，不論是改變入口速度還是改變煤粉密度，新型高效旋風分離器的除水效率變化不大，基本都保持在90%以上，但是對10um煤粉的回收效率影響較大。

煤粉密度一定時，提高入口速度，新型高效旋風分離器除水效率隨之升高，對于10um煤粉的回收效率，提高入口速度對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，低煤粉密度下的除水效率較高，但回收效率相對較低。

參考文獻

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