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旋风分离器的数值模拟及结构优化研究

旋风分离器的数值模拟及结构优化研究

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作者：孙化鹏长沙理工大学

学位级别：硕士

旋风分离器作为一种重要的气固分离设备，广泛应用于石油、化工、环保、电力、冶金等领域。近年来，随着工业发展和能源日趋紧张的影响，高效低阻型旋风分离器的研究与开发越来越受到重视。本文利用数值模拟方法开展了高效低阻型旋风... 详细信息

旋风分离器作为一种重要的气固分离设备，广泛应用于石油、化工、环保、电力、冶金等领域。近年来，随着工业发展和能源日趋紧张的影响，高效低阻型旋风分离器的研究与开发越来越受到重视。本文利用数值模拟方法开展了高效低阻型旋风分离器的研究，论文首先对旋风分离器内流场模拟的数值算法进行了研究，然后进行升气管插入深度的优化以及对所用子弹头减阻器性能影响因素的研究，以确定最佳减阻器的结构。通过以上研究，得出以下结论： (1)采用PRESTO！的压力插值格式和二阶以上的差分格式情况下，线性雷诺应力模型和二次压应力雷诺应力模型模拟结果与实验数据拟合较好，二次压应力模型精度高于线性压应力模型，但对网格质量要求较高且雷诺应力项不易收敛。 (2)旋风分离器升气管插入深度增加可以减少“短路流”量，但是升气管插入过长会增加压力损失及降低分离效率，旋风分离器内升气管存在最佳插入深度。 (3)与普通带导流叶片减阻器相比，子弹头减阻器由于其锥体部分作用，进一步减少了旋风分离器“二次流”的区域面积，进而降低了旋风分离器的压力损失。 (4)子弹头减阻器导流叶片进口角与片数及安装位置对旋风分离器的分离效率和压力损失具有一定的影响。对于该类型旋风分离器，在导流叶片进口角为28°到22°角范围内，减小导流叶片进口角可以增大分离效率和降低压力损失;伴随着减阻装置中心体筒体直径增加，会增加旋风分离器内压力损失，降低分离效率;伴随着导流叶片数的增加可以更好的将旋转流动转变为直流，降低机械摩擦损失，但总压并不随叶片数增加而降低，存在最佳导流叶片数;降低减阻器安装位置会减少旋风分离器内总压损失，但安装位置过低，会降低分其离效率。

关键词：旋风分离器数值模拟高效低阻子弹头减阻器分离效率

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