文档介绍：分类号密级
UDC
学位论文
旋风分离器内流场及性能参数影响研究
作者姓名:
谷
指导教师:
张副教授
东北大学工程图学教学与研究中心
申请学位级别:
硕士
学科类别:
工学
学科专业名称:
机械设计及理论
论文提交日期:
2008年6月
论文答辩日期:
2008年6月
学位授予日期:
2008年月
答辩委员会主席:
评阅人:
东北大学
2008年6月
A Dissertation in Mechanical Design and Theory
The study of flow field in cyclone separator and influence of performance parameters
by Gu Dun
Supervisor: Professor Zhang Zhenwei
Northeastern University
February 2008
独创性声明
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日期:
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半年□一年□一年半□两年□
学位论文作者签名: 导师签名:
签字日期: 签字日期:
旋风分离器内流场及性能参数影响研究
摘要
旋风分离器是一种利用气固两相流体的旋转运动,使固体微粒在离心力的作用下从气流中分离出来的设备;旋风分离器内部进行的是两相流运动,是气相和固体颗粒相的分离过程,而固体颗粒的运动在很大程度上取决于气流的运动。因此,掌握分离器内部气体的运动规律,是揭示颗粒运动规律的先决条件。充分认识分离器内部流场的速度、压力分布规律,以及性能参数对分离效率的影响,对提高分离器的性能、改进分离器的结构,具有重要的意义。
本文利用ANSYS软件,以CLK型旋风分离器为研究对象,建立了物理模型,确定了合理的计算区域和边界条件,得到合理的计算网格文件;经过分析比较,确定了合适的数值模拟方案;利用RNG k-ε湍流模型对旋风分离器气相流场进行了数值模拟,根据模拟分析,主要得出如下结论:
(1)分离器内的气相主流是双层旋转流:在外侧下行流区,随着半径的增大,气体的流速也逐渐减小;在内侧的上行区域,中心处的流速较大,四周的流速相对较小。切向速度在径向分布上是外径区域速度大,内径区域速度较小,它的分布具有组合涡的特点,中间是准强制涡,外部是准自由涡。
(2)分离器内流场的湍动能和湍动能耗散率两者沿半径方向基本上呈轴对称分布,在分离器上部分圆柱段分离空间的环形区域内最大;分离器内,进口部分的总压最高,排气管内总压最低;气流温度的分布与流场分布有着密切关系。
(3)入口气流速度越大,压降越大;排气管的插入深度越大,压降越大;排气管的直径和入口气流温度越大,压降越小。
本文的研究结论为优化CLK型旋风分离器的结构、使分离器有更高的分离效率、使分离器的压降进一步减少,以降低能耗,提供了重要的参考,具有一定的应用价值。
关键词:旋风分离器,数值模拟,ANSYS,流场,压降
The study of flow field in cyclone separator and influence of performance parameters
Abstract
Cyclone separator is a kind of equipment that uses rotary motion of gas-solid two-phase fluid to make the solid particle separated from the gas flow by centrifugal force. It is two-phase fluid in the cyclone separator, it is a process of separation to make the solid particle separated from the gas flow, but the movement of solid particles mostly depends on the moveme