旋风分离器数值模拟

旋风分离器计算结果

旋风除尘器性能的模拟计算一、下图为旋风除尘器几何形状及尺寸，如图1所示，图中D、L及入口截面的长宽比在数值模拟中将进行变化与调整，其余参数保持不变。

图1 旋风分离器几何形状及尺寸（正视图）旋风分离器的空间视图如图2所示。

图2 旋风分离器空间视图二、旋风分离器数值仿真中的网格划分仿真计算时，首先对旋风除尘器进行网格划分处理，计算网格采用非结构化正交网格，如图3所示。

图3 数值仿真时旋风分离器的网格划分（空间）图4为从空间不同角度所观测到的旋风分离器空间网格。

图4 旋风分离器空间网格空间视图本数值仿真生成的非结构化空间网格数大约为125万，当几何尺寸（如D、L及长宽比）改变时，网格数会略有变化。

三、对旋风分离器的数值模拟仿真采用混合模型，应用Eulerian（欧拉）模型，欧拉方法，对每种工况条件下进行旋风分离器流场与浓度场的计算，计算残差<10-5，每种工况迭代约50000步，采用惠普工作站计算，CPU耗时约12h。

以下是计算结果的后处理显示结果。

由于计算算例较多，此处仅列出了两种工况条件下的计算后处理结果。

图5是L=1.3m，D=1.05m 入口长宽比1:3，入口速度10m/s时，在y=0截面（旋风分离器中心截面）上粒径为88微米烟尘的体积百分数含量分布图。

可以明显看出由于旋风除尘器的离心作用，灰尘被甩到外壁附近，而在靠近中心排烟筒下方筒壁四周，烟尘的体积浓度最大。

粒径88微米烟尘的空间浓度分布(空间)粒径88微米烟尘的浓度分布(旋风分离器中心截面)粒径200微米烟尘的空间浓度分布(空间)图5 L=1.3m、D=1.05m、长宽比1:3，入口速度10m/s时烟尘空间分布粒径88微米烟尘的空间浓度分布(空间)粒径88微米烟尘的浓度分布(旋风分离器中心截面)粒径200微米烟尘的空间浓度分布(空间)图6 L=2.3m、D=1.5m、长宽比1:1，入口速度15m/s时烟尘空间分布四、计算结果计算中，首先确定几何尺寸L，按照给定的两种烟尘颗粒，分别对L=2.3m、L=1.8m、L=1.3m、L=0.8m四种情况进行对比计算，对比计算结果为L=2.3m、L=1.3m时除尘效率较高。

斜切双进口旋风分离器流场及分离效率的数值模拟

降的主要因素，相同处理量下，在当双进口型式的进口气速比较低时，并不能提高分离效率，只有当气速高于１．ｓ后，率才明显高于单进口型５６ｍ／效式的旋风分离器ｌ】。ＢｒｒｏＳｇ、斌［］黄ｅｍａｄｌ赵］ ¨、星玮ｌｌ出将旋风分离器进口进行一定的倾斜，提
Ａｂｓｒｃ：ＡｗｙｐｆｃｌｅｗｉｈｏｂｉｅｔｎｇｎｔａｕｂｅｉｅｓｗａｒｐｅａｄＲＳＭｏｄｔａｔｎｅｔｅｏｙｃｏｎｔｌｑｕａｅｉｌｄｏｌｎｌｔｓｐｏｏｓｄ。ｎＭ —
改进进口结构型式。沈恒根ｌ、永发ｌ、贤】刁］２宋］良ｌ研究了轴对称双进口回转通道的进口型式对３旋风分离器流场和分离效率的影响。吴小林研
流和改善上灰环＿１。根据以上文献，课题提出本
效率１模拟用旋风分离器模型尺寸及网格划分．Ｆｕｎ软件给出的旋风分离器模型（ｌｅｔ单进口）与常用的旋风分离器结构相似，其数值模拟结果与且
文献中的实验结果吻合较好，明该模型是可靠说的，因此以该模型作为比较参考ｎ。选择２５℃ 空
模型相对太小，体直径只有２筒４ｍｍ，口气速进
气为气相介质，单进口型式气速为２ｓ双进口０ｍ／，的尺寸同单进口一样，口面积增加ｌ倍，口气进进速减小５，双进口型式气速为１ｓ倾斜角０则０ｍ／，

循环流化床锅炉旋风分离器性能特性数值模拟

ｔｈｅｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｅｘｐｅｉｍｅｒｎｔａｌｄａｔａ，ｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｃｙｃｌｏｎｅｓｅｐａｒａｔｏｒｗａｓｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｗｉｔｈｔｈｅｄｅｃｒｅａｓｉｎｇｏｆｂｏｉｌｅｒｌｏａｄ，ｔｈｅｔａｎｇｅｎｔｉａｌａｎｄａｘｉａｌｖｅｌｏｃｉｔｉｅｓｉｎｃｙｌｉｎｄｅｒｓａｎｄｃｏｎｅｓａｎｄｉｎｔｅｒｎａｌｒｏｔａｔｉｏｎｌｆｏｗｉｎｃｙｃｌｏｎｅｓｅｐａｒａｔｏｒａｒｅｄｅｃｒｅａｓｅｄ．Ｔｈｅｏｖｅｒａｌｌｐｒｅｓｓｕｒｅｄｒｏｐｉｓｄｅ — ｃｒｅａｓｅｄｄｕｅｔｏｔｈｅｉｎｔｅｒｎａｌｒｏｔａｔｉｏｎｌｏｓｓｗｈｉｃｈｉｓｔｈｅｍａｉｎｐａｒｔｏｆｏｖｅｒａｌｌｐｒｅｓｓｕｒｅｄｒｏｐ．Ｗｈｅｎｔｈｅｂｏｉｌｅｒｉｓｕｎｄｅｒｔｈｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆｌｏｗｌｏａｄ，ｔｈｅｎｏｒｍａｌｉｎｌｅｔｈａｓｌａｒｇｅｉｍｐａｃｔｏｎｓｅｐａｒａｔｉｏｎｅｉｃｆｉｅｎｃｙ．Ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ

基于空气深度分级燃烧的循环流化床旋风分离器改造数值模拟

(1.东南大学能源热转换及其过程测控教育部重点实验室，江苏南京 210096; 2.内蒙古电力（集团）有限责任公司内蒙古电力科学研究院分公司，内蒙古呼和浩特 010020)
[摘
要 ]基于空气深度分级 NOパ咸排原理，将旋风分离器的中心筒改为套筒形式，在套筒内通入顶
部风作为补燃风，并模拟研究了顶部风通入后对旋风分离器分离效率的影响。结果表明：
顶部风通入之后，进出口压差上升：在最佳顶部风速下，对于粒径小于 1.5 n m 的颗粒，旋
风分离器分离效率最多可上升1 0 % 左右；套筒插入深度由10 m m 增至 45 mm, 颗粒分离
效率先上升后下降，最佳顶部风速由3 0 m/s 降低至 10~20m/s ; 减小套筒尺寸至1 m m 可使进
第48卷第 6 期 2019年 6 月
热力发电 THERMAL POWER GENERATION
Vol.48 No.6 Jun. 2019
基于全气深皮分级燃旄的循坏洗化糸
旋见分禽篇 L改逄教值模拟
薛现恒 \ 于英利 2, 韩义 2，高正平2, 孙世超 \ 段伦博 1
(1. Key Laboratory of Energy Thermal Conversion and Control, Ministry of Education, Southeast University, Nanjing 210096, China; 2. Inner Mongolia Electric Power Research Institute Branch, Inner Monglia Elrctric Power (Group) Co., Ltd., Huhhot 010020, China)

直流导叶式旋风分离器内气相流动的数值模拟

ＷＡＮＧｉｎｊｎＪａ－ｕ，ＬＵＷｅ —ｏｇ，ＧＡＯｎｓａＩＹｏ — ａｎｌｎ２Ｗｅ —ｈｎ，ＪＮｕｈｉ
（．ｌｅｆＭｅｈｎｉａｎｄＥｌｃｒｎｉｇｎｅｒｎｇ，ＣｈｉａＵｎｉｒｉｙｏｆＰｅｒｅｍ，１ＣｏｌｇｅｏｃａｃｌａｅｔｏｃＥｎｉｅｉｎｖｅｓｔｔｏｌｕ
Ｄｏｇｉｇ２７６，Ｃｈｎ；２ＣＮＯＯＣＧａｎｙｎ５０１ｉａ．ｓ＆ＰｏｒＧｒｕｗｅｏｐ，Ｂｅｊｇ１０２，Ｃｈｎｉｎ００７ｉｉａ）
ＡｂｔａｔＷｉｈｔｅｈｌｆｕｎｏｔｒ，ｔｅｆｏｆｅｎｕｉｏｇｉｅｖｎｓｔｂｓｉ — ｓｒｃ：ｔｈｅｐｏＦｌｅｔｓｆｗａｅｈｌｗｉｄｉｎｆｗｕｄａｅｕｅｗａｎｌｌ
直流导叶式旋风分离器内气相流动的数值模拟
王建军，陆文龙，高文山，金有海
（．中国石油大学机电工程学院，山东东营１２７６；５０１２中海油气电集团有限公司，北京１０２）．００７
ｖｓｉｔｄｗｉｈｎｅｔｇａｅｔｕｍｅｉａｉｒｃＩｓｍｕｌｔｏｎＴｈｍｅｉａｅｕｔｉｉａｅｈｔｎｔｅｒｔｏａｉ．ｅｎｕｒｃｌｒｓｌｎｄｃｔｄｔａ：ｉｈｅｓｐａａｅｚｎｅ，ｔｉｌｗｔｂｌｔｎｔｅｒｔｏｈｅａｒｆｏｓａｉｉｙｉｈｅｓｐａａｅｚｎｅ，ｔａｅｉｌｖｌｃｔｓｌｋｎｋｎｅｖｔｘ，ｔｉｈｅｔｎｇｎｔａｅｏｉｙｉｉｅＲａｉｏｒｅｈｅａｒｓｐｒｔｎｔｉｇｇａｎｔｒｓ，ｏａｔｆｏｉｈｅａｈｈｐｒｗｉｈｔｅｄｕｔｎｈｅ — ｅａａｅｉｈｅｒｎ — ｐｉｗｏｐａｔｎｅｐｒｌｗｎｔｓｏｏｅｔｈｓ，ａｄｔｅｓｅｏａｔｆｏｗｎｔｅｏｎｒａｋｓｔｎｔｎｔｐｉｅ，ｄｕｏｔｅｃｎｆｄａｅｅ，ｔｒｒｎｄｐｒｌｉｈｅｓｃｄａｙｂｃｅ，ｉｈｅｖｅ — ｐｅｔｈｈａｇｅｏｉｍｔｒｈｅｅａｅ

蜗壳式旋风分离器气相流场的数值模拟

［］陈东，谢继红．泵干燥装置［２热Ｍ］．京：化学工北
业出版社，２００７：５～．７
［］谢继红，周红，陈东，等．热泵干燥装置中干燥介质３的物性及其应用分析［］．化工装备技术，２０，Ｊ０７
２（）１～．８３ｔ５
式中，Ｐｊｉ为应力项，
为源项，Ｃ为粘性耗
散项，ＲＪＩ为旋转项，ｓｊｉ程为以柱坐标＿，、Ｄ方表达时的曲线项，．为湍流强度。其中
ＰｐＯ￣ｉｉＩｕｕｕｊ Ⅱ ｉｏ：ｑ）
以目前旋风分离器的设计研究多依赖于试验和经验。开发高性能的旋风分离器，需要了解更多的旋风分离器结构内部的器作为除尘设备被广泛应用于冶金、化工、热能等高温、高压、耐腐蚀、流态
［］周修茹，陈东，苏立娟．膏状物料热泵厢式干燥的传４热方案分析［］．工装备技术，２０，２（）６Ｊ化０６７６ｔ
～
９．
（收稿日期：２０ —２１）０７１ —１
维普资讯
《化工装备技术》第２卷第１２０年９期０８
模型在工程中得到了广泛的应用。由于ＲＭＳ
模型可以汁算出雷诺应力分量，因而更适用于
具有强旋流特性的旋风分离器流场模拟】。本文采用ＲＭ模型进行模拟计算。Ｓ对于差分格式选择，一阶迎风格式的预报

旋风分离器两相流动数值模拟研究进展

旋风分离器在工业上的应用已有百年多的历史。

它是利用气固两相流的旋转，将固体颗粒从气流中分离出来的一种干式气-固分离装置[1]。

与其它气固分离设备相比，具有结构简单、设备紧凑、性能稳定和分离效率高等特点。

广泛应用于石油、化工、冶金、建筑、矿山、机械和环保等工业部门。

由于旋风分离器内部流动非常复杂，用试验或者解析的方法研究分离器内部的流动状况比较困难。

近年来，随着计算机硬件及CFD(计算流体动力学)技术的不断进步[2,3]，数值方法成为研究旋风分离器的一种重要手段。

通过对旋风分离器内气固两相进行数值模拟，揭示旋风分离器内部流场，为优化旋风分离器的结构提供思路，也为进一步提高分离性能奠定基础。

1旋风分离器的结构和工作原理一般来说，旋风分离器由进气管、柱段、锥段、排气管和集灰斗等部分组成（图1）。

含尘气流以12m/s ～25m/s 的速度从进气口进入旋风分离器，气流由直线运动变为圆周运动，产生高速旋转的涡旋运动。

旋转气流中的固体颗粒由于离心加速度的作用，向器壁运动，接触器壁后失去惯性力而靠入口速度的动力和向下的重力沿器壁螺旋形向下，经锥段排入灰斗中。

向下旋转的净化气体到达锥段下部某一位置时，由于负压作用，便以相同的旋转方向在分离器内部由下而上螺旋运动，经排气管排出旋风分离器外。

2旋风分离器流场数值模拟研究进展虽然旋风分离器结构简单，但是其内部的三维旋转湍流流场却相当复杂。

工程应用对该流场的数值模拟，基本上是基于求解Reynolds 时均方程及关联量输运方程的湍流模拟方法。

描述湍流运动的数学基础仍然是连续性方程和瞬时N -S 方程。

连续性方程：N -S 方程：收稿日期：2012-04-11；作者简介：韩婕（1984-），女，电邮hanjie854@ 。

旋风分离器两相流动数值模拟研究进展韩婕，刘阿龙，彭东辉，吴文华（上海化工研究院化学工程及装备研究所，上海200062）摘要：介绍了旋风分离器的结构与工作原理，综述了国内外旋风分离器两相流场的数值模拟研究进展，对研究过程所用的研究方法进行了描述，分析比较了研究成果。

旋风分离器内颗粒浓度场的数值模拟

ＡｂｔａｔＴｅｐｒｃｅｃｎｅｔｔｎｄｓｒｂｔｎｉｙｌｎｅａａｏａｕｒａｌｉｌｔｄｂｓｄｏｈｄｆｄｓｒｃ：ｈａｔｌｏｃｎｒｉｉｔｕｉｎａｃｃｏｅｓｐｒｔｒｗｓｎｍｅｉｌｓｍｕａｅａｅｎｔｅｍｏｉｅｉａｏｉｏｃｙｉＲｙｏｄｔｅｓｍｏｅｎｔｃａｔａｔｌｒｃｉｇｍｏｅｏｈｌｔｒｏｏｅｎｌｓｓｒｓｄｌｄｓｈｓｉｐｒｉｅｔａｋｎｄｌｎｔｅｐａｆｍｆｃｍｍｅｃａｏｗａｅｏＬＵＮＴ６１ａｏｃｃｏｒｉｌｆｒｆＦＥ．．Ｔｈｎｓｔｅｉ・
摘要：采用改进的雷诺应力模型和颗粒随机轨道模型对旋风分离器全空问内颗粒浓度分布进行了数值模拟。结果
表明，的颗粒捕集区和中间的颗粒分离区。颗粒捕集区的颗粒在器壁表面形成高浓度的灰带螺旋Ｆ行，灰带以一定的频率上下波动；粒分离区浓度分布均颗
果与实验数据吻合较好。关键词：旋风分离器；颗粒浓度；灰带；颗粒随机轨道模型；改进的雷诺应力模型
中图分类号：Ｑ０１８Ｔ５．文献标识码：Ａ
Ｎｕｅｉａｉｕａｉｎｏｒｉｌｏｃｎｔａｉｎｉｔｉｕｔｏｎｙｌｎｅｓｐｒｔｒｍｒｃｌｓｍｌｔｏｎｐａｔｃｅｃｎｅｒｔｏｄｓｒｂｉｎｉｃｃｏｅａａｏ
ｃｎｅｔａｉｎａｏｇｔｅｒｄａｉｅｔｎｉｗａｄｆｍｈｌｉｈｅａａｉｎｓａｅｗｓｄｖｄｄｉｔｃｌｃｉｇｚｎｅｒｔｅｏｃｎｒｔｌｎｈａｉｌｒｃｉｎｒｏｔｅｗａｌｎｔｅｓｐｒｔｐｃａｉｉｅｎｏｏｌｔｏｅｎａｈｏｄｏｒｏｅｎｗａｌｓａｉｇｚｎｎｔｅｃｎｅｅｉｎａｄｓｐｒｔｇｚｎｈｄｌ．Ｉｈｏｌｃｉｇｚｎ，ｐｒｃｅｈｗｅｅｉｓｌｌ，ｅｃｐｎｏｅｉｈｅｔｒｒｇｏｎｅａａｉｏｅｉｔｅｍｉｄｅｎｔｅｃｌｔｏｅａｔｌｓｓｏｄｈｌｏ‘ ｎｎｅｎｉｘｉｔｎｉｔｂｔｎａｄｍｏｅｏｗｒ．Ｔｅｓｌｔａｄｗｓｕｓａｌｎｖｄｕｎｏｎｗｉｏｒｑｅｃ．ｄｓｒｄｄｓｒｕｉｎｖｄｄｗｎａｄａｉｏｈｏｉｓｒｎａｎｔｂｅａｄｍｏｅｐａｄｄｗｔａｌｗｆｕｎｙｄｈｅ