文档介绍：兰州理工大学
硕士学位论文
旋风分离器内两相流动的数值模拟研究
姓名:王浩
申请学位级别:硕士
专业:流体力学
指导教师:李仁年;陆初觉
20070508
摘要本文总结分析了旋风分离器目前的发展现状,叙述了旋风分离器的基本工作原理,简述了计算流体力学的基本原理及其应用,讨论了多相流动的数学模通过计算流体力学的方法对一型旋风分离器内部的两相流动进行了数值仿真研究,所用的软件为。针对旋风分离器内三维强旋流的特点,并考虑到实际情况,对于连续相介质的计算采用弧闞P停对于颗粒相的计算采用了基于观点的P汀经过仿真计算,获得了分离器内气体的速度、压力分布、湍流度的分布和颗粒的运动轨迹,,分离器内部的流场是可分为内、外两层,其速度、,颗粒在分离器内的运动轨迹较为复杂,具有一定的随机性,颗粒的大小、进口风速、颗粒进入分离器的位置对分离效果都有影响。利用上述的结果,本文提出了一种优化方案。经数值计算模拟,在其他参数不变的情况下,:旋风分离器;数值模拟;分离效率;能量损失型。
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第绪论问题的提出将气体和固体颗粒进行分离的机械设备Ⅲ,主要用以捕集直径咄陨旋风分离器是一种利用固体和气体之间的密度差,,含固体颗粒的气体切向进入分离器,受筒壁结构的影响,,可不计气体压缩的影响。在旋转过程中,离心力将固体颗粒甩向分离器内壁面,在气流和重力共同作用下下落,由分离器下部的捧尘口收集。绝大部分气体则在旋转的同时沿分离器外壁螺旋向下运动,在分离器下部的锥段,气体带着一部分颗粒进入内部区域,改为旋转向上的螺旋运动,最终由排气管向上排出。实际上旋风分离装置并非仅限于气一固分离,还包括气~液分离和液一固分离器等,其结构也不尽相同。在本课题中所研究的为气一固旋风分离器,,旋风分离技术得到了很大的发展和应用。相比于过滤、沉降、静电等其他的气同分离方法,旋风分离器的主要优点有:⒛诓课藁疃考峁辜虻ィ峁棠陀茫杀竞驮诵形こ杀径比较低:⑺占墓烫蹇帕N8煞郏阌诨厥绽茫⒖稍诟呶隆⒏哐埂⒋罅髁壳榭鱿抡9ぷ鳎图甀旋风分离器结构示意图硕士学位论文
⑦⑥⒆枇λ鹗Ы系停杂诮洗罂帕S泻芨叩姆掷胄省随后,旋风分离装置广泛应用子能源动力、石油化工、食品加工、冶金、气溶胶等领域旺,并且在很多情况还下发挥着非常关键作用。旋风分离装置在能源动力行业中的应用特别值得一提。目前很多电站锅炉中上锅筒内的气一液分离装置和煤粉制备系统中的细粉分离器就是旋风分离装置吲。此外,旋风分离装置更是普遍使用的循环流化床珻械暮诵牟考循环流化床锅炉是近三十几年发展起来的一种新型煤炭燃烧技术。它的工作原理是将煤破碎成小于的颗粒后送入有大量床料的炉膛,同时热空气由炉膛下部的风室经布风板送入炉膛,使燃料在床料中呈所谓“流态化”燃烧。烟气夹杂着大量未燃的细小煤粒向上运动,在炉膛出口或过热器后部安装气固分离器,可将分离下来的煤粒通过返料装置再送入炉膛再次循环燃烧,以维持炉膛的快速流态化状态,保证燃料和脱硫剂可多次循环、反复燃烧和反应“循环流化床燃烧技术能使锅炉能够有效使用多种劣质燃料缙睹骸⒚矸石、油页岩等以谌忌展讨幸材苡行У乜刂芐和呐欧臶技术。旋风分离器内两相流动的数值模拟研究旋风分离装置最早出现于食品加工工业,用于收集被空气输送的谷物。①给煤口②挡板式分离器③旋风式分离器⑤尾部受热面⑥进风口⑦尾部烟气④返料管/曜甲刺,脱硫率可达到%且恢志糜行У牡臀廴救济图窘峁
旋风分离器的发展历程及现状别于其他形式锅炉的关键特征,分离器也可以称之为男脑唷T谑分离效率偏低,会有大量未能燃尽的煤粒进入尾部受热面,首先将会增加锅炉的不完全燃烧热损失,降低锅炉热效率:其次会增加锅炉尾部受热面和风机的磨损,缩短设备的使用寿命;第三,会有大量细微颗粒随烟气排入大气,燃煤锅炉形式的电站,,其中%,我国已探明的能源总储量约亿吨标准煤合校禾空%,这样的能源资源结构就决定了我国能源消费结构在今后相当长的一段时间内也仍将以煤炭为主体。据预测,即使大力调整能源结目前我国大气污染主要是煤烟型的悖廴驹粗饕>褪侨济汗虼下两个方面:一是改进锅炉的燃烧方式,提高其燃烧效率,减少污染物的排放;,