旋风分离器分离性能的经验模型与数值预测

利用雷诺应力输运模型对Stairmand高效旋风分离器的气相流场进行数值模拟,在此基础上对旋风分离器的分离效率、压力损失进行了研究,得出了不同条件下旋风分离器的分离性能,同时利用Barth,Iozia&Leith,Shepherd&Lapple,Cacal&Martinez,Dirgo,Coker经验公式计算了该旋风分离器的分级效率和压力损失,并分别和实验数据进行了比较.结果表明,Barth经验公式在计算直径为305mm的Stairmand旋风分离器时的分级效率与实验数据吻合较好;而Iozia&Leith经验公式能准确地计算直径为152mm的Stairmand旋风分离器的分级效率;Cacal&Martinez及Dirgo经验模型计算的压力损失和实验数据吻合较好.另一方面,数值预测的分级效率和实验数据基本一致,而且预测的压力损失误差在5%以内.研究结果还表明,应用计算流体动力学来研究旋风分离器的分离性能方便且可行.     

循环流化床锅炉旋风分离器气流温度性能研究

本文在对江苏某电厂循环流化床旋风分离器数值研究的基础上,结合生产现场实践,对分离器气流温度的性能特性进行研究分析,研究结果表明:随着入口温度的升高,旋风分离器内部轴向速度升高,切向速度减小,压力损失与分离效率减小,但是幅度均不明显。因而在保证锅炉稳定燃烧基础上的实际运行中,提高入口处温度不能够达到提高旋风分离器分离效率的目的,同时还会出现分离器内壁形成结渣等状况,对旋风分离器的运行安全造成影响。     

缝隙式排气管对旋风分离器的性能影响

为降低传统旋风分离器工作时排气管内气流高速旋转造成的大量能量损失,将Lapple型旋风分离器的排气管改进为缝隙式排气管,利用数值模拟和实验的方法分析了缝隙式排气管对旋风分离器的性能影响.采用RSM模型对气相流场的切向速度、静压、流动轨迹、湍流强度以及压降进行数值模拟,采用多相流模型中的DPM模型对分离器的分离效率和颗粒运动轨迹进行仿真分析.仿真分析结果与实验验证结果吻合度较好,有较高的预报精度.最终结果表明,缝隙式排气管可使传统旋风分离器的压降下降6.8%,分离效率提升5.5%;当排气管上缝隙长度或宽度增加至一定数值,分离器的分离效率达到最大.随着排气管上缝隙长度或宽度的增加,旋风分离器的分离效率逐渐趋于稳定,压降持续降低;排气管上的矩形缝隙可使排气管内产生旋进涡核(PVC)现象,随着缝隙长度的增加,旋进涡核现象有所减弱,缝隙宽度的变化对旋进涡核现象影响较小;缝隙式排气管可有效抑制普通排气管中心处回流区的产生,并使普通排气管底部以及外旋流的湍流强度降低,从而减少排气管底部的短路流,提高分离效率.通过观察不同颗粒粒径的电石渣颗粒的运动轨迹,可知Lapple型旋风分离器与新型旋风分离器内部流场呈现出有利于固体颗粒分离的组合涡结构,排气管结构的改变并未影响分离腔的原始涡流结构.     

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300 mm的切流反转式旋风分离器在常温～973 K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12～36 m/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,相同入口气速下,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.     

旋风分离器气固两相流动特性与最优管距

为提高旋风分离器的除尘效率,采用RSM湍流模型和相间耦合的随机轨道模型,模拟计算了不同排气管插入深度对旋风分离器内气相流场和除尘器中颗粒运行轨迹的影响。模拟计算结果显示:在相同条件下,与现有旋风分离器相比,排气管插入390mm时,可以在气流作用下提高颗粒物与筒锥体壁相撞的概率,除尘效率提高5%。根据模拟结果,调整旋风分离器进气管进行物理模型试验,与数值模拟结果相吻合。     

旋风分离器压降数值分析

根据旋风分离器的结构和气流流动特点,在旋风分离器流场和浓度测定的基础上,以旋风分离器切向速度模型为基础,模拟进出口静压、动压,数值模拟结果与压力损失理论解析计算模型基本吻合,验证了旋风分离器内压降基本分布规律。     

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。     

循环流化床锅炉旋风分离器性能特性数值模拟

针对旋风分离器结构尺寸设计时缺乏数学模型指导以及锅炉实际运行时旋风分离器几何结构无法优化调整等问题,选取江苏某电厂的循环流化床锅炉旋风分离器为研究对象,采用数值模拟与试验相结合的方法对旋风分离器的性能进行研究.结果表明:当锅炉负荷降低时,圆柱体与圆锥体内切向速度与轴向速度均降低,旋风分离器内部旋转流动减弱,减小了在压降中占主要部分的内部旋转损失,总压降也随之减小;锅炉处于低负荷时,正常的入口风速会对分离效率产生较大的影响;在实际运行中,可采用增大引风机阀门开度的方法提高旋风分离器入口风速,达到提高分离效率的目的.     

基于响应曲面法旋风分离器的自然旋风长

利用商业计算流体力学软件Fluent6.1对不同结构尺寸以及运行条件下旋风分离器内部气相流场进行了数值模拟,基于响应曲面法并利用统计软件M initab V14得到了旋风分离器自然旋风长新的预测模型.对预测模型分析后表明,除了入口面积和排气芯管直径影响自然旋风长外,入口风速、旋风器高度以及排气芯管的插入深度也会不同程度地影响自然旋风长.由于自然旋风长预测模型考虑了更多的影响因素,和以前的模型比较能更好地反映旋风分离器的结构尺寸及运行条件对其性能的影响.     

抽风率对旋风分离器主要性能参数的影响

根据冷模试验结果，探讨了抽风率对压力损失、分离效率与切割粒径等旋风分离器的主要性能参数的影响，分析了造成这种影响的原因，从而可为开发新型的旋风分离器提供参考。     

活性炭在最佳构型旋风除尘器中的分离效率

<正>一前言 近年来,扩散式旋风除尘器(CLK型)在活性炭和栲胶等粉尘的产品回收中得到广泛应用。使用得当的扩散式旋风除尘器能提高产品的回收率,但存在设备庞大,流体阻力大等弊病。故探索具有分离效率高而流体阻力小的旋风除尘设备,对提高产品回收率,降低动力消耗,减少环境污染,以提高经济效益,是很有意义的。 文献指出:依据旋风除尘器里气流的流动型式及所谓“旋风自然长”的理论进行设计,可研制成一种满足效率高、压降低要求的旋风除尘器结构型式。为区别于其他构型旋风除尘器,将它称为“最佳构型”旋风除尘器。为此,我们用活性炭对它测定了总效率及粒级效率,并与目前采用的某些定型设备作对比。实验结果证实:“最佳构型”旋风除尘器的性能比林化行业中目前采用的CLT/A型、CLP/B型及扩散式等旋风分离器,在同一操作条件下,具有粒级效率高、压降低的优点。     

天然气输送用过滤分离设备性能测定与分析

采用高压管道粉尘在线检测装置对天然气站场内多管旋风分离器和过滤分离器进出口管道内颗粒物浓度和粒径分布进行测定,得到多管旋风分离器和过滤分离器的实际分离性能。现场测试结果与常压常温下过滤分离设备的性能测定结果对比表明:多管旋风分离器现场的分离效率与实验室测试结果相一致,常压常温工况下的性能测定数据可以作为评价高压实际工况运行的指标。过滤分离器现场测试结果与常压常温下测试结果存在差别,主要原因在于滤芯现场使用过程中,滤芯纤维失效会导致较大颗粒穿透,使过滤分离器效率下降。     

明胶膜醇／水渗透汽化性能的研究

用牛骨胶制备明胶膜,用于乙醇/水混合物的渗透汽化分离研究,结果表明,该膜在常温下分离85％乙醇时运行3h便可到达稳定操作状态;料液中醇含量增大、膜的分离系数提高但通量下降;而温度升高或汽相侧真空度提高都能导致膜通量与分离系数的同时提高。     

中空纤维复合膜分离正己烷/氮气的研究

制备了用于正己烷/氮气分离的PDMS/PVDF中空纤维复合膜.分析讨论了原料气压力、流速、原料气中正己烷浓度、透过侧压力及操作温度等因素对气体分离性能的影响.在一定的操作条件下,当原料气中正己烷质量分数为14.6%时,正己烷的渗透速率为1.4E-07 mol/（m2.s.Pa）,分离因子可达90左右.     

两种导叶设计方法对液-液旋流器的流场影响的数值模拟

为了高效低阻地处理油水分离后产生的含油污水,采用两种不同方法(气动法和几何法)设计了液-液旋流器的导叶结构。并利用Fluent软件对两种结构的旋流器内流场进行模拟,着重分析了旋流器内速度场、压力场以及剪切强弱。结果表明气动法导叶的旋流器相较于几何法导叶的旋流器具有以下特点:切向速度和轴向上行速度峰值较大,导叶对流体的控制性好,无脱流现象产生;静压的径向压力梯度较大,但总压的轴向压降较低,即能耗较低;湍流强度较低,剪切应力峰值略高。因此气动法导叶的加速和控制流体转向能力较好,可以产生较大的离心力,同时产生的湍流场各向异性较弱,有利于降低液滴破碎的可能性,提高分离效率,具有较好的应用前景。     

负压诱导油水加速分离过程分析

为改善油水分离的效果，利用泵吸产生的负压将含油污水吸入曲板组成的流道内，使油滴在曲面的导流作用下进入分离空间并获得向上的运动速度。对此油水分离过程中油滴浮升的动力学模型进行了分析。结果表明，油滴在具有向上初始运动速度后，浮升速度会增加，并且油滴的粒径越大，加速分离的效果越明显。     

Extraction and separation of nickel and cobalt from saprolite laterite ore by microwave-assisted hydrothermal leaching and chemical deposition

Extraction and separation of nickel and cobalt from saprolite laterite ore were studied by using a method of microwave-assisted hydrothermal leaching and chemical deposition. The effects of leaching temperature and time on the extraction efficiencies of Ni2+ and Co2+ were investigated in detail under microwave conditions. It is shown that the extraction efficiencies of Ni2+ and Co2+ from the ore pre-roasted at 300℃ for 5 h were 89.19% and 61.89% when the leaching temperature and time were about 70℃ and 60 min, respectively. For the separation process of Ni and Co, the separation of main chemical components was performed by adjusting the pH values of sulfuric leaching solutions using a NaOH solution based on the different pH values of precipitation for metal hydroxides. The final separation efficiencies of Ni and Co were 77.29% and 65.87%, respectively. Furthermore, the separation efficiencies of Fe of 95.36% and Mg of 92.2% were also achieved at the same time.     

板式换热器内两相流流量分配的模拟及实验验证

针对带有分配器的钎焊板式换热器内各支路的气液流量分配特性建立了预测模型.基于各支路的压降平衡方程,分别建立了板间流道和分配器流道压降计算模型;基于分配器处的气液分离关系方程,分别建立了两相流体在分配器处相分离和在分配器入口处液膜分布的计算模型.通过将压降平衡方程、气液分离方程分开迭代计算,开发了适用于模型的求解算法.模拟结果与实验测试数据对比表明,换热器总压降的相对误差在±20%以内,两相区高度的相对误差在±13%以内.     

涡流管的流道特性及制冷能力实验

以常温定压下的压缩空气为介质,对不同流道数目和轨迹的涡流管喷嘴内的温度分布及能量分离特性进行了实验研究,得到涡流管内的温度分布及制冷能力曲线;实验结果表明:在常温和入口气流压力为0.7 MPa下,4流道喷嘴制冷效应最佳,6流道喷嘴的制冷效应最差,3流道、5流道喷嘴的制冷效应介于两者之间;3种型线中阿基米德螺线喷嘴的制冷效应最好。实验发现涡流管内0.7R处存在着一个冷热两股气流的分割面,界面以内是冷气流,界面以外是热气流。