第３０卷第３期２００９年３月
煤矿机械
ＣｏａｌＭｉｎｅＭａｃｈｉｎｅｒｙ
Ｖ０１．３０Ｎｏ．３
Ｍａｒ．２００９
基于内部流动数值模拟的对旋风机设计水
孙婉，李意炎，谢远森（中闵矿业大学，澹苏徐州２２１００８）
摘要：通过流体力学专业计算软件Ｆｌｕｅｎｔ模拟２种方案：（１）前级叶片为圆弧板形、后级叶
片隽规翼形；（２）嚣级为机翼形、后级为凝瓤板髟，获驭风执流动砖一些重要参数。通过对比，发现第２种方案的流场藏优、风机效率更高。从而依据第２种方案设计对旋风机。
关键词：对旋风机；内部流动；数值模拟
中图矜类号：ＴＨ４３文献标志码：Ａ文章编号：１００３—０７９４｛２００９）０３—００３３—０３
ＤｅｓｉｇｎＢａｓｅｄ
ｏｎ
ＩｎｎｅｒＦｌｏｗ
ＮｕｍｅｒｉｃａｌＳｉｍｕｌａｔｉｏｎ
ｆｏｒＣｏｎｔｒａ．．．ｒｏｔａｔｉｎｇＡｘｉａｌＦａｎ
ＳＵＮ
Ｗａｎ，ＬＩＹｉ—ｒａｉｎ，ＸＩＥ
Ｙｕａｎ—ｓｅｎ
（ＣｈｉｎａＭｉｎｉｎｇａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｕｚｈｏｕ
２２１００８，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴａｋｉｎｇｔｈｅｓｏｆｔｗａｒｅＦｌｕｅｎｔｔｏ
ｃｏｍｐｕｔｅｉｎｔｅｒｉｏｒｔｈｒｅｅ—ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｓｔｅａｄｙｆｌｏｗｏｆｔｈｅｔｗｏｐｌａｎｓ：
ｔｈｅｆｉｒｓｔｉｓｔｈｅｃｉｒｃｕｌａｒｂｌａｄｅｆｏｒｔｈｅｆｏｒｍｅｒ
ｌ
ａｅｒｏｆｏｉｌｂｌａｄｅｆｏｒｔｈｅ
ｌａｔｔｅｒ；强ｅ
ｓｅｃｏｎｄｉｓｔｈｅａｅｒｏｆｏｉｌｂｌａｄｅ
ｆｏｒｔｈｅｆｏｒｍｅｒ。ｃｉｒｃｕｌａｒｂｌａｄｅｆｏｒｔｈｅｌａｔｔｅｒ．Ｔｈｅｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｉｓｔｈａｔｔｈｅｆｌｏｗｆｉｅｌｄｏｆｔｈｅｓｅｃｏｎｄｐｌａｎｉｓｂｅｔ．ｔｅｒ，ｔｈｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｔｈｅｆａｎｉｓｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｔｈｅｆｉｒｓｔｐｌａｎ．Ｔｈｅｎｃａｎ
ｄｅｓｉｇｎｃｏｎｔｒａ—ｒｏｔａｔｉｎｇａｘｉａｌｆａｎｂｙ
ｔｈｅｓｅｃｏｎｄｐｌａｎ。
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏｎｔｒａ—ｒｏｔａｔｉｎｇｆａｎ；ｉｎｔｅｎａｌｆｌｏｗ；ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ１
对旋风机内部流动的数值模拟
设计对旋风移￡时，按照后扭型单级辘流通风税
的设计方法设计第１级叶轮、预扭型单级轴流通风机的设计方法设计第２级。从效率、噪声和结构尺寸等综合考虑，确定时轮直径Ｄ＝０．５ｍ，时轮毂
比ｄ＝０．６。
因制造上和经济上的约束，叶形采用了一级为机翼形，一级为圆弧板型。用Ｆｌｕｅｎｔ软件模拟对旋轴流风视内部三维稳态流场时，采用了２稀方案：（１）前级为圆弧板形，后级为机翼形；（２）前级为机翼形，后级为湖弧板形。分别对其内部流场进行模拟，分析流场，并比较哪种方案下流场更优。
圈１对燧风机三维圈
利用三维垂隧工舆Ｐｒｏ／Ｅ，榱据已诗舞好的翼形尺寸绘制出对旋风机模型如图１所示，然后用
Ｇａｍｂｉｔ（为Ｆｌｕｅｎｔ前期处理的软件，包括前期的几何建模积阙格划分模块）软件进行有限控钢体网格的划分，共生成９６５７８９个网格。把进行过网格处理的模型睁入Ｆｌｕｅｎｔ中，进行网格检查、选择解法器、选择求鳃的方程、指定边雾条件、设避计算控制参数，然后进行迭代计算。
（１）对旋轴流风机内部通流流动的模拟结果与分析
２荦争方案下，气体在整体上平行地从入舀流向出口。在沿风机转轴方向由叶片位置处流道速度矢量图可以看出，第１秘方案的第１级叶片和第２种方案的第２级叶片处均有横向流动。这是因为压力面的压力大于吸力面的压力，所以在相邻的两叶片之间，存在着从一个叶片凹睡指向另一个叶片鼹西的横向骶力梯度。
第１种方案中，由于第１级是圆弧板叶形，叶形流动损失较大，在叶片根部有尾迹涡流产生，扰乱了级闻的流动，影Ｂ鸯第２级的入誓流状态，如图２所示。第２种方案下，对旋风机一级、二级叶轮通道里几乎不存在回流，如图３所示。第２种方案下的流动耩对稳定，损失较小。
母江苏省自然辩学基金项麓（ＢＫ２００５０１８）；江苏省辑究生科研创新计划项酲（ＣＸ０７Ｂ－０６１Ｚ）
一３３—
万方数据
作成 作成：：时间时间：：2009.5.14 一、問題提出 PHLIPS FC9262/01 這款吸塵器不是旋風除塵式的，現在要用這款吸塵器測參數選擇旋風分離裝置。二、計算過程 1.選擇工作狀況選擇工作狀況：： 根據空氣曲線選擇吸入效率最高點的真空度和流量作為旋風分離器的工作狀態。 吸塵器旋風分離器選擇 Bryan_Wang
已知最大真空度h和最大流量Q，則H-Q曲線的兩個軸截距已知，可確H-Q直線的方程。 再在這個直線上求得吸入功率H*Q最高點（求導數得）。求解過程不再詳述。求得最大吸入功率時真空度H=16.5kPa;流量Q=18.5L/s；吸入功率P2=305.25w 現將真空度及流量按照吸入功率計算值與實際值的比例放大，得真空度H=18.3kPa;流量Q=20.5L/s;2.選擇旋風分離器 為使旋風分離裝置體積最小，選擇允許的最小旋風分離器尺寸。一般旋風分離器筒體直徑不小于50mm，故選擇筒體直徑為50mm。按照標準旋風分離器的尺寸比例，確定旋風除塵器的結構尺寸。 D0=50mm b=12.5mm a=25mm de=25mm h0=20mm h=75mm H-h=100mm D2=12.5mm 計算α約為11度 發現計算得到的吸入功率最大值與產品標稱值375W相差一些，可能是由于測量誤差存在以及壓力損失的原因。
一般要求旋風分離器進氣速度不超過25m/s，這里取旋風分離器進氣速度為22m/s. 計算入口面積為S=3.125e-4平方米。 則單個旋風除塵器流量為Q=6.9e-3平方米/秒則所需旋風除塵器個數為3個計算分級效率 根據GB/T 20291-2006吸塵器標準，這里使用標準礦物灰塵，為大理石沙。进气粒径分布 103058 10019037575015002010 10102016113 顆粒密度ρp=2700kg/m3 進口含塵濃度取為10g/Nm3，大致選取空氣粘度μ=1.8e-6Pa*s 按照以下公式計算顆粒分級效率： 平均粒徑(μm)比重(%)
两种入口截面形式的旋风分离器流动分布的对比研究 魏彦海 （中国石油大学 储运与建筑工程学院，山东 青岛266555） 摘要：针对旋风分离器内部的气相流动，采用RNG ε-k 双方程湍流模型模拟得到不同截面形状旋风分离器内气相流场分布，同时，使用随机轨道模型模拟得出不同粒径时的颗粒轨迹。结果表明，长方形入口相比于正方形入口来说，能使分离器内部连续相流场和分散相的轨迹更加条理和规整，因此旋风分离器一般使用长方形入口形式。 关键词：旋风分离器；入口截面；RNG 模型；数值模拟 Study on Flow in Two Different Inlet Cross-section Cyclone Wei Yan-hai (College of Pipeline and Civil Engineering in China University of Petroleum, Qingdao26655, China ） Abstract: The gas flow distribution in two different inlet cross-section cyclone is simulated by using RNG model. Meanwhile, the discrete phase model is used to get the track distribution of different size particles. The results show that the gas flow distribution and particle track in quadrate inlet cross-section cyclone is more neat and regular than foursquare inlet cross-section. So the cyclone mostly use quadrate inlet cross-section. Key words: cyclone separator; inlet cross-section; RNG model; numerical simulation 旋风分离器是利用离心场中的介质的密度差将固体颗粒从气体中分离出来的一种分离设备。旋风分离器具有结构简单、成本低廉、无运动部件、能适用于苛刻的生产条件等优点。因此广泛应用在石油化工、煤炭发电和环境保护等部门。旋风分离器的结构形式对分离器的内部流场和分离效率有较大的影响，许伟伟[1]等人就研究了直切式和涡壳式旋风分离器内不同的流场分布，得出涡壳式进口具有更适合造旋，分离空间切向速度比直切式大，气流旋转强度高等优点的结论。笔者采用CFD 软件FLUENT 对具有相同截面积的不同截面形状的直切式旋流风分离器进行了内部流场模拟，揭示了其对分离性能和流场分布的影响机理，为旋风分离器的结构设计提供参考。 1 数学模型与边界条件 1.1数学模型的选择 目前旋风分离器中气相旋流数值模拟的计算模型主要有标准ε-k 模型、RNG 模 型、雷诺应力模型（RSM ）以及代数应力模型（ASM ）。标准ε-k 模型具有简单、计算速度快等优点，但是它基于各向同性假设，对于各向非同性湍流的强湍流分离器流场的模拟偏差较大。代数应力模型（ASM ）虽然能够模拟湍流各向异性，但是对各向异性特征的描述能力有限。RSM 模型虽然是最适合求解各向异性湍流运动的，但是RSM 模型在三维情况下需要求解7个方程，比双方程模型多了3倍还多，计算量比较大，因此笔者采用RNG ε-k 双方程湍流模型进行模拟。 RNG ε-k 双方程湍流模型的控制方程是： ρεμαρρ++??? ? ????????=??+??k j eff k j i i G x k x x ku t k )()( k C G k C x x x u t k j eff j i i 2 21)()(ερεεμαρερεε εε-+??? ????????? =??+??* 其中，
陕西金泰氯碱PVC聚合、出料、回收设备吊装方案 目录 1. 工程概况 2. 编制依据 3. 吊装前准备工作 4. 施工部署的基本原则及思路： 5. 吊车行走路线及设备吊装区域的地基处理 6. 吊装工艺流程 7. 大型设备吊装参数一览表 8. 主要设备吊装计算 9. 吊装操作要求 10.安全技术措施 11.质量保证措施 12.环境保证措施 13.作业人员安排及职责 14.主要手段用料 15.主要施工机具 16.附图 17.吊车性能表
1.工程概况 1.1 工程简介 本方案为陕西金泰氯碱PVC聚合、VCM精馏、出料、回收200、300、400、500单元设备吊装而编制，本工程需进行就位吊装的设备主要有：前、后转化、旋风干燥塔器等。安装支撑点高度最高为：27.2m。具体主要设备参数见下表：
2.编制依据 2.1《大型设备吊装工程施工工艺标准》SH/T3515-2003 2.2《工程建设安装工程起重施工规范》HG 20201-2000 2.3《建筑机械使用安全技术操作规程》JGJ 33-2001 2.4《化工塔类设备施工及验收规范》HGJ-211-85 2.5有关主要设备一览表聚合、出料、回收200、300、500单元安装设备基本情况统计表2.6拟使用履带式起重机性能参数表 3.吊装前准备工作 3.1吊装技术装备工作 3.1.1 起重机额定起重能力性能表、使用说明书齐全。 3.1.2 有业主提供的正式地勘报告。 3.1.3 绘制好施工现场设备摆放布置图。 3.1.4 被吊装设备的施工图齐全。 3.1.5 设计及其他技术文件齐全,施工图纸业经会审,施工方案业经批准,技术交底已经完成。 3.2施工现场准备工作 3.2.1 安装施工前,设备基础(包括其他预制构件)须办理土建与安装的交接验收。土建施工队应向安装施工队提交施工技术资料；基础上应画出标高基准线、横中心线,相应的建筑(构筑)物上应标有坐标轴线。 3.2.2 设备调平和缓冲载荷的用的垫铁已加工完毕。 3.2.3 设备摆放用的道木已经准备齐全。 3.2.4 吊车行走区域地基已进行了处理。 3.2.5 吊装所用的吊车以及其它机索具已准备妥当。 3.2.6 安装塔需用的设备仪器已准备齐全。 3.2.7 施工所需的水、电以及其它工具齐全，能保证连续施工。 4 施工部署的基本原则及思路： 4.1本着“先大后小、从里往外、先难后易、先地面后框架、平行流水、立体交叉”的原则。尽量缩短大型起重机的在场施工周期，在安排大型设备的吊装施工时，以能够连续、集中使用大型起重机，依次进行大型设备的吊装施工为宜。
旋风分离器设计方案 用户：特瑞斯信力（常州）燃气设备有限公司 型号： XC24A-31 任务书编号： SR11014 工作令： SWA11298 图号： SW03-020-00 编制：日期：
本设计中旋风分离器属于中压容器，应以安全为前提，综合考虑质量保证的各个环节，尽可能做到经济合理，可靠的密封性，足够的安全寿命。设计标准如下： a. TSG R0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》 b. GB150-1998《钢制压力容器》 c. HG20584-1998《钢制化工容器制造技术要求》 d. JB4712.2-2007《容器支座》 2、旋风分离器结构与原理 旋风分离器结构简单、造价低廉，无运动部件，操作范围广，不受温度、压力限制，分离效率高。一般主要应用于需要高效除去固、液颗粒的场合，不论颗粒尺寸大小都可以应用，适用于各种燃气及其他非腐蚀性气体。 说明： 旋风分离器的总体结构主要由：进 料布气室、旋风分离组件、排气室、 集污室和进出口接管及人孔等部分组 成。旋风分离器的核心部件是旋风分 离组件，它由多根旋风分离管呈叠加 布置组装而成。 旋风管是一个利用离心原理的2 英寸管状物。待过滤的燃气从进气口 进入，在管内形成旋流，由于固、液 颗粒和燃气的密度差异，在离心力的 作用下分离、清洁燃气从上导管溜走， 固体颗粒从下导管落入分离器底部， 从排污口排走。由于旋风除尘过滤器 的工作原理，决定了它的结构型式是 立式的。常用在有大量杂物或有大量 液滴出现的场合。
其设计的主要步骤如下： ①根据介质特性，选择合适的壳体材料、接管、法兰等部件材料； ②设计参数的确定； ③根据用户提供的设计条件及参数，根据GB150公式，预设壳体壁厚； ④从连接的密封性、强度等出发，按标准选用法兰、垫片及紧固件； ⑤使用化工设备中心站开发的正版软件，SW6校核设备强度，确定壳体厚度及接管壁厚； ⑥焊接接头型式的选择； ⑦根据以上的容器设计计算，画出设计总设备图及零件图。 4、材料的选择 ①筒体与封头的材料选择： 天然气最主要的成分是甲烷，经过处理的天然气具有无腐蚀性，因此可选用一般的钢材。由操作条件可知，该容器属于中压、常温范畴。在常温下材料的组织性和力学性能没有明显的变化。综合了材料的机械性能、焊接性能、腐蚀情况、强度条件、钢板的耗材量与质量以及价格的要求，筒体和封头的材料选择钢号为Q345R的钢板，使用状态为热轧（设计温度为-20～475℃，钢板标准GB 713-2008 锅炉和压力容器用钢板）。 ②接管的材料选择： 根据GB150《钢制压力容器》引用标准以及接管要求焊接性能较好且塑性好的要求，故选择16Mn号GB6479《高压化肥设备用无缝钢管》作各型号接管。因设备设计压力较高，涉及到开孔补强问题，在后面的强度计算过程中，选择16MnII锻件作为接管材料。 ③法兰的材料选择： 法兰选用ASME B16.5-2009钢制管法兰，材质：16MnII，符合NB/T47008-2009压力容器用碳素钢和低合金钢锻件标准。 ④其他附件用材原则： 与受压件相焊的的垫板，选用与壳体一致的材料：Q345R GB713-2008； 其余非受压件，选用Q235-B GB3274 《碳素结构钢和低合金钢热轧厚钢板和
江汉石油管理局勘察设计研究院设计证书编号：A142001005 勘察证书编号：170003-kj 工艺设备室分离器技术规格书项目号：DD12001 文件号：SPC－0000YJ02 CADD号：SPC－0000YJ01-000.DOC 延1井区开发先导试验区地面工程 站场部分 设计阶段：施工图 日期：2012.07 第 1 页共 6 页0 版 目录 1.范围 (2) 2.术语 (2) 3.投标技术文件的要求 (2) 4.投标商资格及要求 (2) 5.规范及标准 (2) 6.技术参数 (3) 7.性能要求 (3) 8.材料 (4) 9.设计、制造、检验与验收 (4) 10.包装、运输 (6) 11.技术文件及要求 (6) 12.现场验收 (7) 编制校对审核
江汉石油管理局勘察设计研究院说明书 项目号：DD12001 文件号：SPC－0000YJ01-02 CADD号：SPC－0000YJ01—02-000.DOC 第 7 页共 7 页 页 0 版 1.范围 1.1 本技术规格书适用于延1井区开发先导试验区地面工程用旋风分离器的设计、制造、检验及验收的基本要求。 1.2 本设备的主要功能是尽可能除去输送介质中携带的液相和固相杂质，以保证管道及设备的正常运行。 2.术语 本技术规格书的术语定义如下： 项目：延1井区开发先导试验区地面工程 业主: 中石化华东分公司 设计方: 中国石化集团江汉油田管理局勘察设计研究院 投标商：是指按照本技术规格书的要求为此工程设计、制造、运输成套设备的公司或厂家。 业主和设计方保留变更和解释技术规格书的权利，所有变更应以书面形式通知所有投标者。3.投标技术文件的要求 3.1 所有提供的投标文件和图纸均需有文件列表和编号。 3.2 所有设计图纸的图名，文件的封面和索引，用户手册应是中文版。 3.3 所有投标文件和图纸，包括计算公式的单位制应是国际单位制：SI。 3.4 投标商可根据经验、技术和产品，推荐和提供和本技术规格书不同的方案。这些方案应用中文加以详细和完整的描述，以供业主和设计方评估和决策。 4.投标商资格及要求 4.1 旋风分离器的投标商应具有与压力和类别相匹配的压力容器设计和制造资格，并具有至少五年以上旋风分离设备的设计业绩和至少三年以上同类压力容器的制造经验。同时具有符合国家压力容器安全监察机构有关法规要求及按ISO 9001要求的质量管理体系。 4.2 投标商应提供同类产品在长距离大口径天然气管道上的业绩、设计、制造能力证明及提供长期技术支持的能力。 4.3 投标商需递交中文版的简介，内容包括为本项目设计、制造、供货、售后服务和技术支持。 5.规范及标准 旋风分离器的设计、制造、检验与验收应遵循以下法规、规范、标准： 5.1 法规、规范、标准 5.1.1 法规：《固定式固定式压力容器安全技术监察规程》 TSG R0004-2009； 5.1.2 规范：《钢制压力容器》 GB150-2011； 5.1.3 标准： ASME VIII，div.1； 5.2 与上述规范和标准相关的国内外规范和标准。
旋风分离器的设计 姓名：顾一苇 班级：食工0801 学号：2008309203499 指导老师：刘茹 设计成绩： 华中农业大学食品科学与技术学院
食品科学与工程专业 2011年1月14日 目录 第一章、设计仸务要求与设计条件 (3) 第二章、旋风分离器的结构和操作 (4) 第三章、旋风分离器的性能参数 (6) 第四章、影响旋风分离器性能的因素 (8) 第五章、最优类型的计算 (11) 第六章、旋风分离器尺寸说明 (19) 附录 1、参考文献 (20)
仸务要求 1.除尘器外筒体直径、迚口风速及阻力的计算 2.旋风分离器的选型 3.旋风分离器设计说明书的编写 4.旋风分离器三视图的绘制 5.时间安排：2周 6.提交材料含纸质版和电子版 设计条件 风量：900m3/h ； 允许压强降：1460Pa 旋风分离器类型：标准型 （XLT型、XLP型、扩散式） 含尘气体的参数： 气体密度：1.1 kg/m3
粘度：1.6×10-5Pa·s 颗粒密度：1200 kg/m3 颗粒直径：6μm 旋风分离器的结构和操作 原理： 含尘气体从圆筒上部长方形切线迚口迚入,沿圆筒内壁作旋转流动。 颗粒的离心力较大，被甩向外层，气流在内层。气固得以分离。 在圆锥部分，旋转半径缩小而切向速度增大，气流与颗粒作下螺旋运动。 在圆锥的底部附近，气流转为上升旋转运动，最后由上部出口管排出； 固相沿内壁落入灰斗。 旋风分离器不适用于处理粘度较大，湿含量较高及腐蚀性较大的粉尘，气量的波动对除尘效果及设备阻力影响较大。 旋风分离器结构简单，造价低廉，无运动部件，操作范围广，不受温度、压力限制，分离效率高。一般用于除去直径5um以上的
文章编号:1OO8-7524C 2OO3D O8-OO21-O3 IMS P 旋风分离器设计计算的研究 蔡安江 C 西安建筑科技大学机电工程学院, 陕西西安 摘要:在理论研究和设计实践的基础上, 提出了旋风分离器的设计计算方法O 关键词:旋风分离器9压力损失9分级粒径9计算中图分类号:TD 922+-5 文献标识码:A 71OO55D O 引言 旋风分离器在工业上的应用已有百余年历 离器性能的关键指标压力损失AP 作为设计其筒体直径D O 的基础, 用表征旋风分离器使用性能的关键指标分级粒径dc 作为其筒体直径D O 的修正依据, 来高效~准确~低成本地完成旋风分离器的设计工作O 1 压力损失AP 的计算方法 压力损失AP 是设计旋风分离器时需考虑的关键因素, 对低压操作的旋风分离器尤其重要O 旋风分离器压力损失的计算式多是用实验数据关联成的经验公式, 实用范围较窄O 由于产生压力损失的因素很多, 要详尽计算旋风分离器各部分的压力损失, 我们认为没有必要O 通常, 压力损失的表达式用进口速度头N H 表示较为方便O 进口速度头N H 的数值对任何旋风分离器将是常数O 目前, 使用的旋风分离器为减少压
力损失和入口气流对筒体内气流的撞击~干扰以及其内旋转气流的涡流, 进口形式大多从切向进口直入式改为18O ~36O 的蜗壳式, 但现有文献上的压力损失计算式均只适用于切向进口, 不具有通用性, 因此, 在参考大量实验数据的基础上, 我们提出了压力损失计算的修正公式, 即考虑入口阻力系数, 使其能适用于各种入口型式下的压力损失计算O 修正的压力损失计算式是: 史O 由于它具有价格低廉~结构简单~无相对运动部件~操作方便~性能稳定~压力损耗小~分离效率高~维护方便~占地面积小, 且可满足不同生产特殊要求的特点, 至今仍被广泛应用于化工~矿山~机械~食品~纺织~建材等各种工业部门, 成为最常用的一种分离~除尘装置O 旋风分离器的分离是一种极为复杂的三维~二相湍流运动, 涉及许多现代流体力学中尚未解决的难题, 理论研究还很不完善O 各种旋风分离器的设计工作不得不依赖于经验设计和大量的工业试验, 因此, 进行提高旋风分离器设计计算精度~提高设计效率, 降低设计成本的研究工作就显得十分重要O 科学合理地设计旋风分离器的关键是在设计过程中充分考虑其所分离颗粒的特性~流场参数和运行参数等因素O 一般旋风分离器常规设计的关键是确定旋风分离器的筒体直径D O , 只要准确设计计算出筒体直径D O , 就可以依据设计手册完成其它结构参数的标准化设计O 鉴于此, 我们在理论研究和设计实践的基础上, 提出了分级用旋风分离器筒体直径D O 的计算方法O 即用表征旋风分 收稿日期:2OO3-O3-O3 -21- AP = CjPV j 7N H 2
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) 粒径200微米烟尘的浓度分布(旋风分离器中心截面) 图5 L=、D=、长宽比1:3，入口速度10m/s时烟尘空间分布
1、工程概述 2.4 万吨/年XXXX 装置共有各类设备134 台，且大（重）型设备共7 台，其中反应器 （R0301）净重113t，外形尺寸为? 5200*22380mm；热气过滤器（M0401A/B ）净重63.3t ,外形尺寸? 5600*12200mm ;结晶器（R0401 ）净重58.8t , 外形尺寸? 5600*19710mm。（其它详见附表））由于该装置设备布置采用了流程化和同类设备集中化的布置原则，装置内绝大多数 设备为厂房内封闭式，设备布置非常集中，加之吊装作业环境较为狭窄，设备吊装机具布置难度较大，吊装机具需多次移位，劳动强度增大，设备吊装工期也较长。特编此吊装方案指导施工，也是保安全、保工期的关键所在。鉴于上述原因采用履带式大型吊车吊装的方法。 2、编制依据 2.1、**省XXXX 设计院提供条件图 2.2《、化工机器安装工程施工及验收规范》HGJ203-83 2.3、《中低压化工设备施工及验收规范》 HGJ209-83 2.4《、高压化工设备施工及验收规范》HGJ208-83 2.5、《化工工程建设起重施工规范》HGJ201-83 2.6、******* 公司提供吊车性能表 3、机械设备吊装安装前具备下列条件 3.1、技术资料应具备下列条件： 3.1.1、机械设备出厂合格证明书。 3.1.2、制造厂的有关重要零件和部件的制造、装配等质量检验证书及机器的运转记录。 3.1.3、机械与设备安装有关图纸及安装使用说明书。 3.1.4、有关的安装规范及有关方案。 3.2、设备吊装前现场应具备下列条件： 3.2.1、土建工程已基本结束并办理基础中间交接手续。 3.2.2、运输和消防道路畅通。 3.2.3、吊装用的起重运输设备具备条件。 3.3、设备安装前的基础验收处理：
旋风分离器设计中应该注意的问题 旋风分离器被广泛的使用已经有一百多年的历史。它是利用旋转气流产生的离心力将尘粒从气流中分离出来。旋风分离器结构简单，没有转动部分。但人们还是对旋风分离器有一些误解。主要是认为它效率不高。还有一个误解就是认为所有的旋风分离器造出来都是一样的，那就是把一个直筒和一个锥筒组合起来，它就可以工作。旋风分离器经常被当作粗分离器使用，比如被当做造价更高的布袋除尘器和湿式除尘器之前的预分离器。 事实上，需要对旋风分离器进行详细的计算和科学的设计，让它符合各种工艺条件的要求，从而获得最优的分离效率。例如，当在设定的使用范围内，一个精心设计的旋风分离器可以达到超过99.9%的分离效率。和布袋除尘器和湿式除尘器相比，旋风分离器有明显的优点。比如，爆炸和着火始终威胁着布袋除尘器的使用，但旋风分离器要安全的多。旋风分离器可以在1093 摄氏度和500 ATM的工艺条件下使用。另外旋风分离器的维护费用很低，它没有布袋需要更换，也不会因为喷水而造成被收集粉尘的二次处理。 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，甚至做为污染控制的终端除尘器。 在对旋风分离器进行计算和设计时，必须考虑到尘粒受到的各种力的相互作用。基于这些作用，人们归纳总结出了很多公式指导旋风分离器的设计。通常，这些公式对具有一致的空气动力学形状的大粒径尘粒应用的很好。在最近的二十年中，高效的旋风分离器技术有了很大的发展。这种技术可以对粒径小到5微米，比重小于1.0的粒子达到超过99%的分离效率。这种高效旋风分离器的设计和使用很大程度上是由被处
理气体和尘粒的特性以及旋风分离器的形状决定的。同时，对进入和离开旋风分离器的管道和粉尘排放系统都必须进行正确的设计。工艺过程中气体和尘粒的特性的变化也必须在收集过程中被考虑。当然，使用过程中的维护也是不能忽略的。 1、进入旋风分离器的气体 必须确保用于计算和设计的气体特性是从进入旋风分离器的气体中测量得到的，这包括它的密度，粘度，温度，压力，腐蚀性，和实际的气体流量。我们知道气体的这些特性会随着工艺压力，地理位置，湿度，和温度的变化而变化。 2、进入旋风分离器的尘粒 和气体特性一样，我们也必须确保尘粒的特性参数就是从进入旋风分离器的尘粒中测量获得的。很多时候，在想用高效旋风分离器更换低效旋风分离器时，人们习惯测量排放气流中的尘粒或已收集的尘粒。这种做法值得商榷，有时候是不对的。 获得正确的尘粒信息的过程应该是这样的。首先从进入旋风分离器的气流中获得尘粒样品，送到专业实验室决定它的空气动力学粒径分布。有了这个粒径分布就可以计算旋风分离器总的分离效率。 实际生产中，进入旋风分离器的尘粒不是单一品种。不同种类的尘粒比重和物理粒径分布都不相同。但空气动力学粒径分布实验有机地将它们统一到空气动力学粒径分布中。 3、另外影响旋风分离器的设计的因素包括场地限制和允许的压降。例如，效率和场地限制可能会决定是否选用并联旋风分离器，或是否需要加大压降，或两者同时采用。 4、旋风分离器的形状 旋风分离器的形状是影响分离效率的重要因素。例如，如果入口
参考文献 [1]金国淼等.除尘设备[M].北京:化学工业出版社,2002:1-300 [2]Louis E. Stein, Alex. C. Hoffmann.旋风分离器-原理、设计和工程应用[M].北京,化学工业出版社,2004:1-78 [3]国家环保局标准处.中华人民共和国国家标准环境空气质量标准[J],油气田环境保护,1996(04 ) [4]姚玉英,黄凤廉,陈常贵等.化工原理[M].天津:天津大学出版社,1999:138 [5]舒帆.影响旋风除尘器除尘效率的因素分析[J],粮食加工.2008, 33 (3):73-75 [6]韩占忠,王敬,兰小平.FLUENT流体工程仿真计算实例与应用[M].北京：北京理工大学出版社,2004:20 [7]魏志军,张平.旋风分离器气相流场的数值模拟[J].北京理工大学学报.2000, 20 (5):19-21 [8]嵇鹰,张红波,田耀鹏等.进口位置对旋风分离器特性影响的数值模拟[J].金属矿山,2008, 387 (3):127-129 [9]岑可法,倪明江,骆仲泱等.循环流化床锅炉理论设计与运行[M].北京:中国电力出版社, 2002:511-540 [10]陈明绍，吴光兴，张大中等.除尘技术的基本原理与应用[M].北京：中国建筑工业出版社，1981:333-518 [11]钱付平,章名耀.基于边界层理论旋风分离器分离效率的改进模型[J],中国电机工程学报.2007, 27 (5):71-74 [12]Hoffmann A C, Stein L E. Gas cyclones and twirl tubes：principles，design and operation [M]. Springer-Verlag，Berlin，Heidelberg，2002，169． [13]Leith D, Licth W. The collection efficiency of cyclone type particle collector. A new theoretical approach[J]. AIChE Symp Series,1972，126 (68)：196-206． [14]Obermair S，Woisetschlager J，Staudinger G．Investigation of the flow pattern in different dust outlet geometries of a gas cyclone by laser Doppler anemometry[J].Powder Technology，2003，2-3 (138):239-251 [15]Zhao Bingtao．Development of a new method for evaluating cyclone efficiency[J].Chem. Eng. Process,2005, 1 (44):447-451 [16]金有海,时铭显.旋风分离器分离性能计算模型分析[J].石油大学学报(自然科学版),1991, 2 (15):81-91. [17]王立新,李会平.多效旋风分离器[P].中国专利：公开号CN01391239.2009-3-25. [18]BOYSAN F, AYER WH, SWITHENBANK J A, ―Fundamental mathematical-modeling approach t o cyclone design‖, Transaction of Institute Chemical Engineers, 1982, (60): 222-230. [19]HOEKSTRA A.J., DERKSEN J.J., H.E.A. VAN DEN AKKER ―An experimental and numerical study of turbulent swirling flow in gas cyclones‖, Chemical Engineering Science 1999 (54) :2055-2056. [20]PANT K., CROWE C.T., IRVING P., ―On the design of miniature cyclone for the collection
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 物料循环系统施工方案 1 物料循环系统安装方案 1、工程概况 1.1 工程简介从江凯迪生物质能发电厂拟安装一台 120t/h 循环流化床锅炉，锅炉为杭州锅炉厂生产，锅炉型号 KG120-540/13. 34-FSWZ1 锅炉，配30MW 汽轮发电机组。 本锅炉为型布置，自然循环，露天布置。 物料循环系统由旋风分离器、返料装置、分离器出口烟道组成。 锅炉炉膛后方布置有两个旋风分离器，由进口烟道将炉膛的后墙烟气出口与旋风分离器连接，并形成了气密的烟气通道，使烟气进入两个旋风分离器进行离心分离，将气固两相流中的大部分固体粒子分离下来，通过立管进入反料装置，继而送回燃烧室，分离后的较清洁的烟气经过中心筒，流入出口烟道，最后进入尾部烟道对流受热面。 旋风分离器由进口烟道、旋风筒、锥体和中心筒组成。 除中心筒外，所有组件均由 =10mm碳钢钢板卷制而成，内敷保温、耐火防磨材料。 旋风筒为蜗壳形，中心筒为锥型，由 =12mm，1Cr20Ni14Si2 材料卷制而成。 每个旋风分离器的重量通过焊在旋风筒外壳上的 4 个支座，支撑在钢梁上，并垫有石墨板可沿径向自由膨胀。 1 / 17
旋风分离器与燃烧室之间，装有耐高温的膨胀节，以补偿其 胀差。 1. 2 作业项目范围锅炉分离器及附属设备安装。 1. 3 主要工程量序号项目名称重量（kg）备注 1 分离 器筒体 32468. 96 2 分离器中心筒 2321. 26 3 分离器出口烟道10630 4 水冷返料装置 24300 5 返料斜腿 6800 1. 4 工期要求 计划开工日期为 2019 年 03 月 15 日，竣工日期为 2019 年 03 月 30 日。 2、编写依据 2. 1 DL/T5210. 2-2009《电力建设施工质量 验收及评价规程》（锅炉篇）； 2. 2 DL 5190. 2-2019《电力建设 施工及验收技术规范》（锅炉机组篇）； 2 2. 3 《电力建设安全 工作规程》（火力发电厂） 2019 版； 2. 4 DL/T869-2019《火力 发电厂焊接技术规程》； 2. 5 《电力建设安全健康与环境管理工 作规定》； 2. 6 《从江凯迪电厂锅炉专业施工组织设计》； 2. 7 锅炉厂图纸； 2. 8 有效的设计变更单和工程联系单。 2. 9 工程建设标准强制性条文（电力工程部分） 3、施 工作业前条件要求 3. 1 技术准备 3. 1. 1 熟悉杭州锅炉厂提供的 图纸，编制方案。 3. 1. 2 进行施工现场危险源和环境因素识别；制定防范措施。 3. 1. 3 组织施工班组进行技术交底会，让施工人员熟悉图 纸及作业指导书，学习施工规范，掌握施工工艺； 3. 2 作业人员
旋风分离器的设计公司内部编号：（GOOD-TMMT-MMUT-UUPTY-UUYY-DTTI-
旋风分离器的设计 姓名：顾一苇 班级：食工0801 指导老师：刘茹 设计成绩： 华中农业大学食品科学与技术学院 食品科学与工程专业 2011年1月14日 目录 第一章、设计任务要求与设计条件 (3) 第二章、旋风分离器的结构和操作 (4) 第三章、旋风分离器的性能参数 (6) 第四章、影响旋风分离器性能的因素 (8) 第五章、最优类型的计算 (11) 第六章、旋风分离器尺寸说明 (19) 附录 1、参考文献 (20) 任务要求 1.除尘器外筒体直径、进口风速及阻力的计算 2.旋风分离器的选型 3.旋风分离器设计说明书的编写 4.旋风分离器三视图的绘制
5.时间安排：2周 6.提交材料含纸质版和电子版 设计条件 风量：900m3/h ； 允许压强降：1460Pa 旋风分离器类型：标准型 （XLT型、XLP型、扩散式） 含尘气体的参数： 气体密度： kg/m3 粘度：×10-5Pa·s 颗粒密度：1200 kg/m3 颗粒直径：6μm 旋风分离器的结构和操作 原理： 含尘气体从圆筒上部长方形切线进口进入,沿圆筒内壁作旋转流动。 颗粒的离心力较大，被甩向外层，气流在内层。气固得以分离。 在圆锥部分，旋转半径缩小而切向速度增大，气流与颗粒作下螺旋运动。 在圆锥的底部附近，气流转为上升旋转运动，最后由上部出口管排出； 固相沿内壁落入灰斗。 旋风分离器不适用于处理粘度较大，湿含量较高及腐蚀性较大的粉尘，气量的波动对除尘效果及设备阻力影响较大。 旋风分离器结构简单，造价低廉，无运动部件，操作范围广，不受温度、压力限制，分离效率高。一般用于除去直径5um以上的尘粒，也可分离雾沫。对于
基于STAR-CCM＋的旋风分离器数值 模拟方法的研究 满林香 （北海职业学院，广西北海536000） 【摘要】文章研究了基于STAR-CCM＋的旋风分离器数值模拟方法。结果表明：软件的网格处理方式比较灵活，使用软件内部的三维建模和自动网格生成功能可以大幅度提高模拟计算的效率。模拟计算旋风分离器的湍流模型适合采用雷诺应力模型（RSM），模拟计算旋风分离器的液滴轨迹可以采用离散颗粒模型（DPM）。使用软件内部的标准模块功能和自定义函数功能可以比较方便实现压力分布、速度分量图、上下行气流分割面、液滴轨迹跟踪等内部流场处理。 【关键词】旋风分离器；数值模拟；STAR-CCM＋；上下行气流分割面 【中图分类号】TQ051.8【文献标识码】A【文章编号】1008-1151(2019)06-0059-03 Study on Numerical Simulation Method of Cyclone Separator Based on STAR-CCM＋ Abstract: Numerical simulation method of cyclone separator using STAR-CCM＋were studied. The results showed that the grid processing method of the software is flexible, and the efficiency of simulation calculation can be greatly improved by using the functions of three-dimensional modeling and automatic grid generation within the software. Reynolds stress model is suitable for simulating the turbulence of cyclone separator, and the discrete particle model is suitable for simulating the droplet trajectory of cyclone separator. Using standard module function and self-defined function in the software, it is more convenient to realize the internal flow field processing, such as pressure distribution, velocity component diagram, the division surface of upstream and downstream flow, droplet trajectory tracking and so on. Key words: cyclone separator; numerical simulation; STAR-CCM＋; division surface of upstream and downstream flow 1 引言 旋风分离器[1]是一种利用离心力把固体颗粒或液滴从气体中分离出来的无运动部件机械设备，具有结构简单、压降小、分离效率高等特点。大量学者[2-6]对旋风分离进行了数值模拟研究，这些研究基本是利用商用流体力学计算软件FLUENT进行数值模拟计的，而采用商用流体力学计算软件STAR-CCM＋对旋风分离器进行数值模拟的研究还比较少，因此本文对采用STAR-CCM＋模拟计算旋风分离器的方法进行了研究。 2 网格生成方法和网格无关性验证2.1网格生成方法 生成STAR-CCM＋模拟计算所需网格的方法比较多，基本方法可以分为以下四类：一是在专门的网格处理软件（如Icem）中导入三维绘图软件（如ProE）绘制的三维模型，并进行一定处理，生成为体网格，然后导入到STAR-CCM＋中。二是在专门的网格处理软件中导入三维绘图软件绘制的三维模型，并进行一定处理，生成为面网格，然后在STAR-CCM＋中将生成的面网格导入，并进行一定处理，最后生成为体网格。三是利用三维绘图软件绘制三维模型，并保存为曲面格式，然后在STAR-CCM＋中将曲面格式的三维模型导入，并进行一定处理，最后生成为体网格。四是在STAR-CCM＋中建立三维模型，并直接生成体网格。 STAR-CCM＋内部自带强大的网格处理功能，特别是其中的多面体网格可以大幅减小计算的体网格数。由于本文研究对象是旋风分离器，结构比较简单，因此可以直接采用上述的第四个方法，该方法的优势是某个模型计算完成之后，在可以快速修改变动某个尺寸后直接再次生成网格，并运算，极大提高模拟计算的工作效率。图1是在STAR-CCM＋中建立三维模型，并直接生成体网格模型。 总第21卷238期大众科技Vol.21 No.6 2019年6月Popular Science & Technology June 2019 【收稿日期】2019-04-02 【基金项目】广西高校中青年教师基础能力提升项目“旋风分离器用于滚动转子式压缩机降低含油率的研究”（2018KY1189）。 【作者简介】满林香（1986－），男，北海职业学院讲师，从事流体仿真分析、制冷系统性能研究。 - 59 -
1工程概况 1.1青海盐湖工业股份有限公司金属镁一体化供热中心的3、4、5、6#锅炉为华西能 源工业股份有限公司生产的480T/H的循环流化床锅炉。该锅炉为单汽包、自然循环、循环流化床燃烧方式。锅炉主要由一个膜式水冷壁炉膛，两台汽冷式旋风分离器和一个由汽冷包墙包覆的尾部竖井(HRA)三部分组成。运转层8m设置混凝土平台。锅炉炉膛宽度为20193mm，炉膛深度为7492 mm。炉膛内布置有屏式受热面：六片屏式过热器管屏和六片水冷蒸发屏。中部是两个并列的汽冷式旋风分离器，分离器下部接回送装置至炉膛。在尾部竖井中从上到下依次布置有高温过热器、低温过热器、省煤器和空气预热器。过热器系统中设有两级喷水减温器。 2编制依据 2.1四川华西能源工业股份有限公司提供的锅炉省煤器、过热器设备图纸及有关技 术资料。 2.2《电力建设施工及验收技术规范》（锅炉机组篇）。 2.3《电力建设施工质量验收及评价规程》〈锅炉机组篇〉 DL/T5210.2—2009 2.4青海火电工程公司盐湖镁业供热中心安装工程项目《施工组织总体设计》。 2.5青海火电工程公司盐湖镁业供热中心安装工程项目《锅炉专业施工组织设计》。 2.6工程建设强制性标准的有关规定。 2.7《电力建设安全工作规程》（火力发电厂）DL5009.1-2002。 2.8 国家电网公司电力建设安全健康与环境管理工作规定。 3锅炉主要参数 3.1华西能源工业股份有限公司生产的480T/H循环流化床锅炉技术参数。 型号：HX480/9.8-Ⅱ2
额定蒸发量：480t/h 过热蒸汽压力：9.8MPa 过热蒸汽温度：540℃ 锅筒工作压力：10.99MPa 给水温度：215℃ 排烟温度：145℃左右 锅炉效率：90.8% 4主要工作量 4.1工作量见下表 序号设备名称重量（㎏）备注 1 上部水冷壁27970 含顶棚水冷壁 2 中部水冷壁79699 不含集箱重量 3 风室水冷壁47041 不含集箱重量 4 下部水冷壁56756 不含集箱重量 5 水冷蒸发屏34213 不含集箱重量 6 旋风分离器入口直段管屏14922 含集箱重量 7 旋风分离器直段管屏67381 含集箱重量 8 旋风分离器锥段管屏50242 含集箱重量 9 水冷壁上部刚性梁117251 10 水冷壁下部刚性梁26857 11 风室低部刚性梁10101 5主要设备技术数据 序号设备名称 设备安装 标高（㎜）设备规格设备材质 设备重量 （㎏） 件数（件） 1 前水下集箱6100 φ273×36 3114、 3193、3193 20G/GB5310 630、768、 768 各1