直切式旋风分离器内非主流流动的研究.pdf

《直切式旋风分离器内非主流流动的研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第37卷第3期化工机械273直切式旋风分离器内非主流流动的研究。许伟伟料金有海王建军曹晴云(中国打油大学(华东))摘要讨论了直切式分离器环形空间及排尘口附近二次涡流的非对称性及其形成原因，并研究了分离器处理量对二次流的影响关系。研究发现，随着分离器处理量的增加，芯管下口短路流量增加．无量纲短路流量保持不变，即短路流亦存在“自模化”；排尘口附近的湍流强度随分离器处理量的增加而增强。关键词旋风分离器二次涡流短路流中图分类号TQ051．8+4文献标识码A文章编号0254-6094(2010)03-0273-05旋风分离器内的流场足一个复杂的湍流流场，

2、尤其是在环形窄间顶部、排气管下端以及排尘口附近，既有主旋流，又有二次涡流、短路流等非主流流动。研究灰明，非主流流动对分离器的分离性能有较大的影响，分析其内部的细微结构，对改善分离器性能有重要的现实意义和工程使用价值。许多学者对固定操作条件下非主流流动状态进行rr详细的研究‘”“。另外，袁惠新等人∞。研究了进料浓度对旋流器短路流的影响，并针对影响规律优化旋流器结构，吴小林等人旧1详细研究排尘口的旋进涡核，并设计了防返混锥。但迄今为止，很少有人对不同分离器处理量下二次流流动状态进行系统的研究。笔者应用非稳态的雷诺应力模型通过改变进口气速，对分离器二

3、次流进行-r系统研究，为优化直切式旋风分离器奠定基础。1实验设置实验装置如图1所示，它包括供风系统、测量系统和旋风分离器模型3部分，整个装置系统在负压下操作。旋风分离器入口流量由引风机上的变频调速器和出口管路上的毕托管测量系统控制。旋风分离器模型按照工业实型1：12缩小，内径D为360mm，进气口尺寸为180mmX90mm，采用有机玻璃制成。旋风分离器的结构尺寸如图2所示，坐标原点取在旋风分离器顶盖的中心轴线上，向下为正。在每一个测鼍截面上沿半径方向每5mm没置一个测量点，在每一个测点位置采样6次后取平均值。图1实验装置与流程简图1——引风机；

4、2——烟筒；3——变频调速器；4——排气管线；5——温度计；6——毕托管；7——整流器；8——u形管压著汁；9——排气管；lO——旋风分离器；11——智能型五孔球探针测试仪；12——坐标架；13——灰斗，教育部霞点项t4(No．109159)和中围石油大学研究牛创新基金项目。料许伟伟，女，1984年10月生，硕上研究生。山东省东营市，257061。274化工机械2010矩咖144—1-1．一l凹一’lIII虱y’Z60Iol一j-∞＼么100ol西f恤Io岫'，．1’i’I：＼{／o∞虽lI而且n图2直切式分离器尺寸2数值模拟条件设置与结果验证

5、2．1模拟条件设置流体为常温的空气，入口气速口；=20m／s，湍流强度为4，水力直径为120mm，出口条件按充分发展outflow处理。为此，在计算中将旋风分离器的出口管路加长，以保证充分发展条件的成立。壁面采用无滑移边界条件。计算采用结构化网格，网格节点数为360000。选用QUICK差分格式和SIMPLE算法。2．2模拟结果验证由于影响分离器分离效率的主要是切向速度与轴向速度，因此只将分离器内切向速度与轴向速度的实验值与模拟值比较。由图3直切式旋风分离器内模拟值与实验值的比较可以看出，分离器内流场的模拟满足研究的精度要求。同时表明，RSM模

6、型能够比较精确地预测分离器内的流场。3环形空间内的二次流3．1环形空间二次流的基本形态和形成原因图4、5为0～180。和90—270。环形空间的纵剖面速度矢量图与等值线图。由图4、5可以看出，环形空间顶板二次涡主要存在顶板以下50mm范围内，该处二次涡径向尺寸约为40mm，轴向尺寸与其相当。不同的周向位置，其大小和60‘∞50吕40毪30罂20墨lO0'∞●蛊＼倒瑙瞧嚣图3分离器流动参数实测值与计算值的对比强度都在变化。在人口附近(0～90。)二次涡不明显；之后，二次涡流逐渐形成，并沿周向位置变化；在2700以后，由于旋转流与入口流的交汇，二次

7、涡流逐渐由强变弱。≮／图40—180。环形空间纵剖面速度等直线图图590—270。环形空间纵剖面速度等直线图图6为为直切式环形空间180。方位上轴向速度在不同轴向位置的径向分布曲线。在0

8、．2环形空间二次涡对短路流的非对称性的影响根据流量守恒关系可知，“短路流”量的大小与下行流量沿轴向的变化量有关。旋风分离器每一断面处的下行流量可以通过