新型高效旋风分离器的仿真模拟计算

2020-12-15王劲莎董敏孔德霞

汽车实用技术 2020年22期

王劲莎董敏孔德霞

摘要：旋风分离器是一种利用气体和固体进行两相流体的旋转运动，使固体颗粒在离心力的作用下从气流中分离出来的设备。其结构形式主要由直筒、锥体和蜗壳组成。旋风分离器具有耐高温、高压，结构简单，没有运动部件，且造价低等优点。

关键词：旋风分离器;分离效率;压强损失;高效;模型

中图分类号：TH122 文献标识码：A 文章编号：1671-7988（2020）22-102-03

Abstract： Cyclone separator is a kind of equipment which USES gas and solid to carry out the rotating motion of two-phase fluid， so that the solid particles are separated from the airflow under the action of centrifugal force. Its structural form is mainly composed of straight cylinder， cone and volute. Cyclone separator has the advantages of high temperature resistance， high pressure， simple structure， no moving parts， and low cost.

Keywords： Cyclone separator; Separation efficiency; Pressure loss; High efficiency; model

CLC NO.： TH122 Document Code： A Article ID： 1671-7988（2020）22-102-03

1 背景技術

随着社会的发展，粉尘污染一直备受人们的关注，并且还未得到更好的解决。粉尘对人体健康有极大的危害，尤其是粒径在0.5?m-5?m之间的飘尘，对人体危害最大。但大于5?m的尘粒，则由于惯性作用可被鼻毛与呼吸道黏膜液排除;小于0.5?m的尘粒，会因气体的扩散作用被粘附在上呼吸道表面而随痰排出;唯独0.5?m-5?m的飘尘则可通过呼吸道直接到达肺部而沉积，危害人体健康。则旋风分离器可以很好地解决空气中的粉尘等，但有些人对旋风分离器存在着一些误解，认为所有的旋风分离器都是一样的，都是把一个直筒和一个锥筒进行组合起来，它就可以工作了。旋风分离器经常被当作粗糙分离器使用，比如被当作造价更高的布袋除尘器和湿式除尘器之前的预分离器。

但在实践中，旋风分离器可以在产品回收和污染控制上被高效地使用，甚至作为污染控制的终端除尘器。

传统的旋风分离器目前结构存在的缺点：（1）旋风分离器结构都是筒锥型，分离效率有所提高，却以过大的能量消耗为代价。（2）旋风分离器内主流是双层旋流，即内旋流和外旋流，静压分布在分离器气芯处最小，甚至出现负压，这可能引起灰斗内气流返混，影响分离效率。

2 研究内容

利用计算流体力学软件Fluent对新型高效旋风分离器气相流场和颗粒运动轨迹进行模拟，还对新型高效旋风分离器的分离性能进行仿真计算。通过改变计算不同结构参数下旋风。

分离器的压降损失和分离性能，确定最优结构参数，使其在压降损失最低的情况下，保证最佳的分离性能和5?m以下粒径颗粒较高的分离效果。

建立新型高效旋风分离器模型，其内部流场和除水效率进行计算，计算模型如下：

2.1 纯流场计算

2.2 除水效率计算

加入10um的煤粉颗粒，密度为1000kg/m3，煤粉密度为1500kg/m3，煤粉处理量为10t/h，水计算粒度为5um，计算该旋流器除水效率。经计算，静压降为3000Pa，总压降为2300Pa。

3 总结

通过对下旋除水旋风分离器不同工况下的除水效率进行计算对比分析得到，在煤粉处理量保持不变的前提下，不论是改变入口速度还是改变煤粉密度，新型高效旋风分离器的除水效率变化不大，基本都保持在90%以上，但是对10um煤粉的回收效率影响较大。

煤粉密度一定时，提高入口速度，新型高效旋风分离器除水效率随之升高，对于10um煤粉的回收效率，提高入口速度对高密度煤粉的回收效率影响较大，入口速度越大，回收效率越大。