旋风分离器分离性能的数值预测

对不同运行温度和压力条件下旋风分离器的分离效率和压力损失进行了数值研究.数值预测时,气相场采用雷诺应力输运模型,应用随机轨道模型来模拟湍流流场中颗粒的运动轨迹.给出了不同温度和压力条件下旋风分离器的压力损失和分离效率,并和试验数据进行了比较.分析了操作压力、温度对旋风分离器分离性能的影响.结果表明,压力损失和分离效率都...     

影响旋风分离器分离效率的因素

讨论了旋风分离器的分离效率受物料种类、物料颗粒大小、气流速度、气密性及分离器结构等诸多因素的影响，分析了提高其分离效率的方法。     

旋风分离器分离性能计算模型分析

根据相似放大试验研究结果,对旋风分离器分离性能的几种计算方法进行了适当的修正,并应用三种不同直径的蜗壳式旋风分离器在不同的粉尘和不同的操作条件下进行了实验。修正后的理论计算结果与实验结果基本吻合,尤其是横混模型的修正计算与试验结果吻合较好。     

关于改进旋风分离器性能的研究

基于流型测定和理论分析,推导出旋风分离器合理的尺寸比(理论模型)。对理论模型的性能测定与同其它型式高效旋风分离器的对比试验,显示出理论模型的优良性能。以理论模型的结构尺寸为中心,设计了两水平四因子试验。试验结果不但给出了各结构参数对旋风性能的影响,而且定量地揭示了其间的交互作用。实验中的最好模型表现出分离效率高、压降低、操作弹性大的优良性能。由实验结果得到的数学模型,为单体旋风结构的优化和串、并联系统的最优设计奠定了基础。     

用RSM模拟旋风分离器内的三维湍流流场

为了选择更适合于旋风分离器流场数值模拟的湍流模型,采用多种湍流模型对旋风分离器的内流场进行数值模拟,并将计算值与试验值进行比较.结果显示:采用RSM(雷诺应力模型)得到的结果比采用标准k-ε模型的更贴近实验值,更适合用于强旋流流场的数值模拟,揭示了强旋流所具有的涡结构及各向异性的特点;采用雷诺应力模型及曲线坐标系下的SIMPLEC算法可以计算湍流各向异性的复杂三维流场.     

旋风分离器内颗粒浓度场的数值模拟

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间内颗粒浓度分布进行了数值模拟.结果表明,旋风分离器分离空间的浓度场沿径向可划分为中心的颗粒逃逸区、边壁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下行,灰带以一定的频率上下波动;颗粒分离区浓度分布均匀,颗粒处于被分离状态;颗粒逃逸区的颗粒浓度很低,颗粒螺旋上升逃逸.旋风分离器的浓度场沿轴向分布比较复杂,在环形空间的上部和灰斗的上部存在顶灰环,浓度分布具有显著的非轴对称性,在升气管入口下方0.25倍筒体直径(Φ)范围内存在短路流造成的高浓度区,在排尘口处存在旋转气流摆动造成的颗粒返混高浓度区.模拟结果与实验数据吻合较好.     

旋风分离器内部流场及分离效率的数值仿真

为了研究旋风分离器内部气体和固体的运动状况与其分离机理,采用FLUENT软件对一旋风分离器内部气相流场和颗粒的运动状况进行三维数值仿真模拟.在仿真过程中,采用RNGk-ε方程来模拟其中的气相湍流流动,采用Lagrange方程模拟颗粒的运动.仿真结果表明,分离器内部的流动空间可分为内、外两个流动区域,在不同的流动区域中,气体压力、速度场的分布有较大的差异;固体颗粒的运动较为复杂,且带有一定的随机性;固体颗粒的分离效率与其进入分离器的具体位置有关.     

卧管型多管旋风分离器进气室的惯性分离性能研究

结合颗粒运动方程和一些合理的假设,计算了多管旋风分离器的进气室模型内颗粒运动轨迹,从中总结出进气室内颗粒惯性分离的规律,建立了惯性分离模型.提出惯性分离效率的计算方法.用加粉实验对惯性分离效率进行验证。实测值与计算值较为吻合.     

基于FA-ISSA-PPR模型的旋风分离器分离效率预测

旋风分离器是气田开发中常用的气固分离设备,准确预测旋风分离器的分离效率对于指导其结构设计和方法优化具有重要意义。在对数据集进行相关性分析的基础上,采用因子分析(factor analysis, FA)简化变量,降低预测模型的复杂程度,利用改进的樽海鞘群算法(improved salp swarm algorithm, ISSA)对投影寻踪(projection pursuit regression, PPR)的模型参数进行优化,形成FA-ISSA-PPR组合模型。结果表明,利用FA模型,原数据集的10个变量可以简化合并为4个公因子,分别代表尺寸参数、颗粒沉降特性、粒子运行轨迹和等效分割粒径对分离效率的影响;与半经验模型和其余机器学习模型相比,组合模型在预测精度和训练时间上具有一定的优越性,在测试样本上的平均绝对误差(MAE)为0.005 91,R²可达0.995,证明了其在小样本、非线性数据分析上的准确性、鲁棒性和泛化性。     

旋风分离器内颗粒浓度场的数值模拟

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间内颗粒浓度分布进行了数值模拟.结果表明,旋风分离器分离空间的浓度场沿径向可划分为中心的颗粒逃逸区、边壁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下行,灰带以一定的频率上下波动;颗粒分离区浓度分布均匀,颗粒处于被分离状态;颗粒逃逸区的颗粒浓度很低,颗粒螺旋上升逃逸.旋风分离器的浓度场沿轴向分布比较复杂,在环形空间的上部和灰斗的上部存在顶灰环,浓度分布具有显著的非轴对称性,在升气管入口下方0.25倍筒体直径(Φ)范围内存在短路流造成的高浓度区,在排尘口处存在旋转气流摆动造成的颗粒返混高浓度区.模拟结果与实验数据吻合较好.     

非球形颗粒旋风分离特性试验研究

为了考察非球形颗粒的分离特征,采用对比试验的方法,以非球形的硅微粉和球形的粉煤灰为介质,测量其分离特性。结果表明:对于这两种颗粒,分离效率均随入口气速增加先升高后下降,压降随入口气速的增加持续上升,且分离效率和压降均随温度升高而降低;尽管硅微粉的密度更大、颗粒偏粗,但在相同条件下,其分离效率却比更轻、更细的粉煤灰的低,且压降也更低,原因在于硅微粉所形成的灰层在器壁上"滑动"困难,器壁摩擦损失较大,会削弱旋流强度,导致离心分离能力下降,加上非球形颗粒在离心沉降过程中的绕流阻力更大,故分离效率变得更低。对于压降,虽然器壁摩擦损失增大会导致压降升高,但旋流强度的减弱又使旋转动能耗散减少,压降降低,综合结果是分离硅微粉时压降比分离粉煤灰时的低。     

内置旋流器结构对全新湿气再循环超音速分离管脱水性能影响的实验研究

提出了一种全新的湿气再循环超音速分离管工作原理和结构设计,该装置可循环地将天然气中的重质烷烃和水分离出来;其主要优点包括结构紧凑,无化学污染,节能环保,从而能够提高分离效率。内置旋流器的旋流特性和阻力特性对超音速分离管的工作性能有重要直接影响。目前设计加工了一套再循环超音速分离管,并搭建了室内实验台,分别对采用内置旋流器A型和B型对再循环超音速分离管的脱水性能进行了实验研究,目的在于寻找流动阻力小,旋流强度高,分离效率好的内置旋流器设计。实验结果表明:内置旋流器A型具有较强的旋流特性,B型具有较强的阻力特性。采用内置旋流器A型的分离管分离效率高,脱水性能好,因此得出内置旋流器的旋流特性相比阻力特性对分离管的脱水性能的影响更大,内置的旋流特性越好,超音速分离管的脱水效果越好。     

基于改进狼群算法-深度置信网络(IGWO-DBN)模型的旋风分离器压降预测

针对目前旋风分离器压降计算模型在准确性和实用性上的不足,为更好地指导旋风分离器的结构设计和性能优化,采用深度学习方法对其压降进行了预测。选取了影响压降的7个几何参数,采用深度学习中的深度置信网络（deep belief network,DBN）对旋风分离器压降数据进行预测,并利用改进的狼群算法（improved grey wolf optimizer,IGWO）对DBN模型的初始化权重和偏置参数进行寻优,构建IGWO-DBN组合模型,同时与几种传统计算模型和机器学习模型的预测结果进行对比。结果表明,IGWO-DBN模型在计算精度上优于Shepherd-Lapple模型、Casal模型等传统计算模型,并优于反向传播神经网络（back propagation neural network,BPNN）、支持向量机（support vector machine,SVM）、极限学习机（extreme learning machine,ELM）等机器学习模型,计算效率大幅提升,且具有较好的泛化性和鲁棒性,可用于旋风分离器压降参数的预测。     

旋风分离器高温性能试验研究

为了预测温度对分离器性能的影响，选用一个直径为300mm的切流反转式旋风分离器在常温～973K的范围内进行了性能试验研究。试验用粉料为二氧化硅，其中位粒径为10μm；入口气速的变化为12～36m／s。试验测定了不同入口气速和温度下旋风分离器的分离效率与压降。结果表明，相同人口气速下，分离效率与压降均随温度的升高而降低。当气速达到最佳入口气速时，旋风分离器的分离效率最高，且最佳入口气速随温度的增加而增加。     

丙烯腈反应器新型两级旋风分离器性能计算方法研究

丙烯腈反应器新型两级旋风分离器由常规的PV型和新开发的PV E型旋风分离器组成。这种分离器具有结构简单、分离性能好、操作稳定等优点 ,能增加现有丙烯腈反应器的处理能力 ,但是目前缺少一种可靠的计算其性能的方法。根据PV型和PV E型旋风分离器的异同 ,提出了一种基于PV型旋风分离器性能计算法的修正方法。冷态试验结果及工业标定数据表明 ,该方法的计算结果可靠 ,精度较高 ,能用于丙烯腈反应器新型两级旋风分离器的设计或指导生产。以齐鲁石化公司 4× 10 4t/a丙烯腈装置为例进行了计算 ,其结果可为分离器设计提供依据     

四入口液-液旋流分离器分离性能数值模拟

多入口旋流分离器能在入口速度较低的情况下实现传统旋流器在入口速度较高时才能达到的分离效果,同时具有更加稳定和对称的流场分布。为了进一步验证多入口液-液旋流分离器的分离性能以及溢流分流比和入口流速对其分离性能的影响,本文基于欧拉-欧拉多相流模型,采用群体平衡方程（PBM）对四入口液-液旋流分离器分离性能进行了数值模拟。研究结果表明：在入口流速恒定时,旋流器综合分离效率随着分流比的升高呈先上升后下降变化趋势,溢流分流比为0.22时,旋流器综合分离效率达到最高,此时分离效率为95.66%。当溢流分流比为0.22时,随着入口流速的增大,四入口液-液旋流器分离效率呈先上升后下降最后趋于平缓变化趋势,当流速为10m/s时,到达油滴剪切破碎临界条件,此时分离效率最高为96.78%。研究结果可为四入口液-液旋流分离器现场应用和适用性提供理论指导。     

旋风除尘器内锥形扩口芯管对其性能的影响分析和实验研究

用平衡粒径模型分析了旋风除尘器内常用的柱菜芯管结构存在的缺陷,提出了用带锥形扩口和十字板的芯管改进旋风除尘器的内部芯管结构,并用实验研究测得了新型结构减阻效的幅度。     

催化裂化三旋催化剂细粉烧结及结垢机制

为研究催化裂化烟气轮机结垢的形成过程,选择催化裂化装置三旋细粉作为对象,采用X射线衍射、扫描电镜和同步热分析等技术,考察三旋细粉经不同温度处理后样品的晶相结构、表面形貌、差热曲线、孔结构和骨架密度等。通过对比不同温度样品的物理化学变化规律,提出催化剂细粉的结垢机制。结果表明,结垢过程是催化剂细粉的液相烧结形成致密固相的过程。     

立方体模型周边风致积雪飘移的数值模拟

基于两相流理论模拟立方体周围的积雪飘移.采用各向异性的雷诺应力模型(RSM),通过改进动量方程和湍流方程的源项来考虑雪的浮力和惯性力对风(空气相)的影响.以立方体模型为研究对象,首先将改进模型计算的表面风压分布与实测结果进行了对比,接着把改进模型的雪飘移计算结果与未改进模型的计算结果、实测结果进行了对比.结果显示,改进后模型的模拟结果与实测结果更加吻合,立方体模型周边雪颗粒的沉积侵蚀趋势表现一致.在立方体迎风侧的前方区域及两侧气流分离区出现了明显的侵蚀,紧靠背风侧后方区域出现了沉积.