基于响应曲面法旋风分离器的自然旋风长

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。

基于响应曲面法的涡旋管分离器结构优化
胡瑜;王锁芳;梁晓迪
【期刊名称】《机械制造与自动化》
【年(卷),期】2024(53)3
【摘要】采用响应曲面法和数值模拟方法,以涡旋管分离器结构参数为设计变量,以分离效率和压降为目标函数,对涡旋管结构进行四因素的优化设计分析。

结果表明:叶片数量对压降和分离效率影响较小;旋转角度对压降影响较弱,但对分离效率影响显著,且旋转角度与螺距及中心轴轴径对分离器分离性能的交互作用明显;螺距和中心轴轴径对压降和分离效率影响较大,且两者对分离器压降的影响有着很强的交互作用;与初始模型相比,基于响应曲面法设计的优化模型性能较佳。

【总页数】6页(P166-171)
【作者】胡瑜;王锁芳;梁晓迪
【作者单位】南京航空航天大学能源与动力学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.9
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旋风分离器的经向入口结构的气固流场数值模拟Jie Cui, Xueli Chen,* Xin Gong, and Guangsuo Yu——上海华东理工大学国家煤气化重点实验室，2002.3.7对应用在多喷嘴对置气化系统中的一个简单的气体与颗粒离分装置——旋风分离器径向入口结构改进的研究现状进行了回顾。

在高效率的前提下径向入口旋流器更适合高压工业运行环境。

应用计算流体动力学（CFD）技术为基础的模型来研究一种新型旋风分离器的性能。

用这一方法，用雷诺应力模型来描述湍流，然后由拉格朗日随机模型来描述粒子流。

该方法很好的验证了测量与预测结果之间联系的有效性。

结果表明，即使速度流场不是几何对称和三维非稳态，但它是准周期的。

此外，还有存在一个涡核现象在旋风分离器中。

因为离心力，颗粒浓度分布是不均匀的。

根据粒子的运动特征，分布区域可分为三个部分。

较大的颗粒比较小的更容易分开。

但超过某一临界值的大小时颗粒将不会在旋风分离器的锥形墙底部被收集，然后发生凝滞。

这将导致在旋风分离器的锥形部分发生严重侵蚀。

此外，分离效率与粒径的增大、径向进气旋风分离器切点的直径是小于相同的入口条件下的传统旋风分离器的。

简介多喷嘴对置气化系统是由煤处理、煤气发生炉、煤气净化和黑色的水处理工艺组成。

煤气净化在整个运行在较高的温度和压力系统中起着重要的作用。

它是消除在气化炉生产的合成气才到达旋风分离器下出口之前的颗粒。

多喷嘴对置气化系统净化过程是采用搅拌机、旋风器和洗涤器组合的，它与在GE气化合成气净化技术是不同的。

旋风分离器的存在提高了净化效果和系统操作的稳定。

旋风分离器被广泛应用于工业应用，在空气污染控制及气固分离和气溶胶采样等。

随着结构简单、制造成本低和适应极其恶劣的条件下运行，旋风分离器成为在科学与工程除尘应用设备领域中最重要的装备之一。

在一般情况下，传统的旋风分离器通常采用切向进气道结构。

霍夫曼和Louis纷纷推出关于分离器上锥与切向入口气旋的一些设计要点。

基于响应曲面法小型旋风分离器的多目标优化梁文龙 1 戴石良 1，2 田伶 11南华大学土木工程学院 2湖南核三力技术工程有限公司摘 要： 本文采用RSM 湍流模型对不同尺寸参数的旋风分离器气固两相流场进行数值模拟， 基于响应曲面法建 立旋风分离器的欧拉数和分割粒径的预测模型。

结果表明： 排气管直径对欧拉数及分割粒径的影响极其显著， 随着排气管直径的增大， 欧拉数先迅速减小后缓慢增大， 分割粒径增大。

入口高度和入口宽度对欧拉数及分割粒径 的影响极其显著， 随着入口高度和入口宽度的增大， 欧拉数增大， 分割粒径增大。

总高对分割粒径的影响显著， 随 着总高的增大， 分割粒径减小。

优化模型相比于Stairmand 基准模型， 欧拉数降低58%， 分割粒径降低41%。

关键词： 旋风分离器 响应曲面法 优化设计 预测模型Multi­Objective Optimization of Small CycloneSeparator Using Response Surface MethodologyLIANG Wen­long 1 ,DAI Shi­liang 1,2 ,TIAN Ling11School of Civil Engineering,University of South China 2Hunan Sunny Technology Engineering Co.,Ltd.Abstract: Numerical study on gas­solid flow field in the cyclone separator with different geometrical parameters was carried by using unsteady RSM model.The predictive models of the Euler number and cut­off size of cyclone separators based on response surface methodology was applied.The results showed that,the vortex finder diameter had a significant effect on the Euler number and cut­off size.With the increase of vortex finder diameter,the Euler number decreases rapidly and then increases slowly,the cut­off size increases.The effect of inlet height and inlet width on Euler number and cut­off size is significant.With the increase of inlet height and inlet width,the Euler number increases,the cut­off size increases.The influence of total cyclone height is greater.The larger the total cyclone height is,the smaller the cut­off size is.The optimal design reduces the Euler number and cut­off size by 58%and 41%,respectively,compared to the reference model.Keywords:cyclone separator,response surface methodology,optimize design;predictive model收稿日期： 2018­3­7作者简介： 梁文龙 （1992~）， 男， 硕士研究生； 衡阳市常胜西路28号南华大学土木学院 （421000）； E­mail ： 1062682749@ 基金项目： 湖南省教育厅产业化基金资助项目 （12CY011）旋风分离器广泛应用于烟气除尘和气固分离旋 流器技术领域。

旋风分离器的设计计算
R.K.Sinnott
【期刊名称】《医药工程设计》
【年(卷),期】1989(000)004
【摘要】旋风分离器是气固分离器的主要型式,靠离心力进行分离,应用广泛。

旋风分离器结构简单,可用各种材料制作,能用于高温高压。

旋风分离器适用于分离粒径为5μm 以上的颗粒,对于粒径在0.5μm 以下的较小微粒,在旋风分离器中会发生附聚作用。

旋风分离器最通用的结构型式是反流
【总页数】4页(P11-14)
【作者】R.K.Sinnott
【作者单位】
【正文语种】中文
【中图分类】R
【相关文献】
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3.旋风分离器简捷设计计算方法 [J], 刘忠文
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中国粉体技术CHINA POWDER SCIENCE AND TECHNOLOGY第27卷第2期2021年3月Vol. 27 No. 2Mar. 2021文章编号：1008-5548 (2021 )02-0063-11 doi ：10.13732/j.issn.l008-5548.2021.02.009基于CFD-DPM 的旋风分离器结构设计优化彭丽，柳冠青，董方，石战胜(华电电力科学研究院有限公司多相流分离技术研究及应用中心，浙江杭州310030)摘要：采用计算流体力学离散颗粒模型(CFD-DPM),结合响应曲面法，通过系列正交实验，对旋风分离器结构进 行优化设计；考察旋风分离器的7个结构参数以及参数间的交互作用对其性能的影响。

结果表明：对压降和分离效率影响最显著的结构参数为排气管直径，然后分别是入口高度、入口宽度、旋风分离器长度、排气管插入深度；入口尺寸与排气管直径对压降的影响存在很强的交互作用；旋风分离器长度与排气管插入深度、入口宽度与排气管直 径、入口宽度与旋风分离器长度及排气管直径与旋风分离器长度对分离效率的影响存在较强的交互作用，其余因素影响不显著；通过对各结构参数的响应面进行优化，获得该旋风分离器在最小压降和最大分离效率时对应的几何结构 参数。

关键词：旋风分离器；响应曲面法；计算流体力学；两相流；模型优化中图分类号:TH31 文献标志码:AStructure optimization and design of cyclone separatorbased on CFD-DPMPENG Li , LIU Guanqing , DONG Fang , SHI Zhansheng(Research and Application Center of Multiphase Flow Separation Technology , Huadian Electric Power Research Institute Co., Ltd., Hangzhou 310030, China)Abstract : A series of orthographic experiments were designed to optimize and design the cyclone separator geometry by adoptingthe CFD-DPM (computational fluid dynamics-discrete particle model ) and the response surface method. The effect of sevencyclone geometrical parameters and their interactions on the performance were investigated. The results show that the most signifi ­cant geometrical parameter is the vortex finder diameter. Other factors of the inlet width , inlet height , total cyclone height , and vortex finder length have significant effects on the cyclone performance. In addition , there are strong interactions between theeffect of the inlet dimensions and the vortex finder diameter on the pressure drop. There are strong interactions between the effectof the vortex finder length and total cyclone height , inlet width and vortex finder diameter , inlet width and total cyclone height ,vortex finder diameter and total cyclone height on the separation efficiency. Finally, a new set of geometrical ratios are obtained toachieve minimum pressure drop maximum separation efficiency by optimization of the response surface of each index.Keywords : cyclone separator ； response surface method ； computational fluid dynamics ； two-phase flow ； model optimization旋风分离器是一种极其重要的颗粒分离设备，在火力发电、石油、化工、水泥、钢铁、冶金等工业领域应用广泛。

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910964157.9(22)申请日 2019.10.11(71)申请人 河海大学地址 210098 江苏省南京市西康路1号(72)发明人 侯俊　杨梓俊　苗令占　尤国祥　杨杨阳　邢子涵　周昱旸　(74)专利代理机构 南京君陶专利商标代理有限公司 32215代理人 严海晨(51)Int.Cl.G06F 17/18(2006.01)C12N 1/12(2006.01)(54)发明名称基于响应曲面法的微藻絮凝采收参数优化方法及实施方案(57)摘要本发明涉及一种基于响应曲面法的微藻絮凝采收工艺参数优化方法及实施方案，优化方法包括①通过单因素变量实验确定絮凝剂投加量、培养基pH和微藻生物量参数取值范围；②采用响应曲面法中Box -Behnken方法设计参数优化实验；③开展微藻采收实验；④多元回归拟合数据，建立回归方程；⑤方差和相关性分析；⑥验证实验检验模型有效性；⑦确定工艺参数。

实施方案：①培养微藻使其生物量达到最优浓度；②调节微藻培养基pH至最优值；③投加絮凝剂使其浓度达到最优，絮凝搅拌；④沉降；⑤收集反应器底部藻泥进行脱水干燥。

本发明具有实验效率高，预测精度好，可操作性强等优点，在保证微藻高效采收的同时有效降低了成本，适用于微藻絮凝采收工艺参数的优化与实施。

权利要求书2页 说明书7页 附图2页CN 110609978 A 2019.12.24C N 110609978A1.一种基于响应曲面法的微藻絮凝采收参数优化方法，其特征是包括以下步骤： （A）单因素变量实验：选取变量开展单因素变量实验；（B）响应曲面法优化实验：根据单因素变量实验获得的最优范围作为实验水平的选择依据，运用响应曲面法建立响应曲面模型，优化工艺条件并确定模型最优工艺参数。

2.根据权利要求1所述的一种基于响应曲面法的微藻絮凝采收参数优化方法，其特征是所述步骤（A）单因素变量实验：选择絮凝剂投加量、培养基pH和微藻生物量三个因素分别开展单因素变量实验，分析各因素不同取值下微藻采收效果的变化情况，确定各因素的最优范围，所述最优范围为各因素可获得的完整微藻采收效率范围对应的各因素的最小取值范围。