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旋风分离器气固两相流数值模拟及性能分析共3篇旋风分离器气固两相流数值模拟及性能分析1旋风分离器气固两相流数值模拟及性能分析旋风分离器是一种广泛应用于化工、环保、电力等领域的气固分离设备，其利用离心力将气固两相流中的颗粒物分离出来，一般被用作除尘和粉尘回收设备。
本文将介绍旋风分离器的气固两相流数值模拟及性能分析。
气固两相流是指气体与固体颗粒混合物流动的状态。
旋风分离器中的气固两相流在进入设备后，经过导流装置后便会进入旋风筒，此时气固两相流呈螺旋上升流动状态，颗粒物受到离心力的作用被抛向旋风筒壁，而气体则从旋风筒顶部中心脱离，从出口排放。
因此，旋风分离器气固两相流的流体物理特性显得尤为重要。
本文采用计算流体力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）方法对旋风分离器气固两相流进行数值模拟。
对于气体流动部分，采用了二维轴对称的控制方程式，包括连续性方程、动量方程和能量方程，而对于颗粒物流动部分，采用了颗粒物轨迹模型（Particle Tracking Model，PTM）。
在数值模拟过程中，采用了FLUENT软件进行求解，其中的数值算法采用双重电子数法（Electron Electrostatic Force Field，E3F2）。
数值模拟结果显示，在旋风分离器中，气体的流速主要集中在筒壁附近，而在离筒中心较远的地方，则流速较慢，颗粒物则以螺旋线的方式向旋风筒壁移动，并沿着筒壁向下运动。
颗粒物在旋风筒中受到离心力的作用后，其分布状态将随着离心力的变化而变化，最终沉积在筒壁处。
数值模拟结果还表明，旋风分离器的分离效率随着旋风筒直径的增加而增加。
为了验证数值模拟结果的可信度，实验室制作了一个小型旋风分离器进行了实验研究。
实验结果表明，数值模拟与实验结果相比较为一致，通过数值模拟可以较好地描述旋风分离器中气固两相流动的情况并用于性能预测。
综合来看，数值模拟是一种较为有效的旋风分离器气固两相流性能分析方法，可以较好地预测旋风分离器的分离效率和颗粒物的分布状态，为旋风分离器的设计和优化提供了有力支持综上所述，本文利用数值模拟方法和实验研究相结合的方式，对旋风分离器的气固两相流动性能进行了分析。
气固分离装置气力输送是气固两相流体，输送到尾端时固体散料落进接收设备而气体则排空或者回收再利用，这就需要气固分离设备将固体散料与气体分离开来。
1，正压输送系统所用气固分离装置：是指低中压稀相正压输送和高压密相正压输送，气固分离装置包括布袋除尘器、旋风分离器、沉降式大型料仓（惯性除尘器）、湿法洗涤除尘设备，以上这些设备都是除尘系统的专用设备，气力输送系统中所使用的气固分离设备则借用了这些除尘系统的专用设备，也就是说气力输送中所使用的气固分离设备就是使用了没有经过任何改动的布袋除尘器、旋风分离器、惯性除尘器和湿法洗涤除尘设备。
1.1气固分离装置工作原理：A，布袋除尘器：以针刺毡布袋过滤粉尘，通常采用脉冲反吹进行清灰，详见附录，布袋属于深层过滤，也就是类似“棉被”，粉尘进入“棉被”内部达到一定数量后，“棉被”就会形成依靠粉尘过滤的过滤层将粉尘阻挡在布袋的外面，气体则穿过布袋而排空，以此达到气固分离之目的。
布袋除尘器的处理风量能力正比于其布袋总过滤面积，一般每平方米过滤面积所对应的能够处理输送风量为15~60 Nm3/h，如果粉尘浓度高应该适当加大过滤面积。
如果超细粉尘含量多则应该选择覆膜布袋或加厚布袋。
B, 旋风分离器：含物料的气固两相流体切向进入旋风分离器的圆形筒体，由于离心力的作用密度大的物料流会沿着圆形筒体的内壁旋转并一边旋转一边逐渐下落并由筒体的底部排出，而密度小的气体则被挤压到中部，气体一边旋转一边逐渐上升并由上口排空，以此达到气固分离之目的。
风量不变时增大旋风分离器的直径则离心力减小旋风分离效果变差。
旋风分离器的直径减小则处理量变小且大量物料短路从排空口排出跑灰。
因此使用旋风分离器时其尺寸必须适合所需处理的风量。
具体尺寸应该参考“除尘设备”书籍有关旋风分离器章节选取。
旋风分离器的进口风速一般在10-15米每秒，风速太高则出现混乱的扰流失去依靠离心力进行气固分离的作用，风速太低则离心力减小旋风分离效果变差。
气固分离设备(总5页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除1.气固分离器工业上实用的气固分离设备一般可归纳为四大类：重力沉降器的结构最简单，造价低，但气速较低，使设备很庞大，而且一般只能分离100μm以上的粗颗粒。
若利用惯性效应使颗粒从气流中分离出来，就可大大提高气流速度，使设备紧凑，这便是惯性分离器，常可作为含尘量高的气体预处理用。
若再使气流做高速旋转，则颗粒可受到几千倍于重力的离心力，可分离5-10μm 左右的颗粒，这就是各种旋风分离器。
这类靠机械力将颗粒从气流中分离出来的设备，造价不高，维护简单，应用广泛。
过滤法可将0.1-1μm微粒有效地补集下来，只是滤速不能高，设备庞大，排料清灰较困难，滤料易损坏。
电除尘对0.01-1μm微粒有很好的分离效率，但要求颗粒的比电阻值在104-5×104Ω.cm间，所含颗粒浓度一般在30g/Nm3以下为宜。
该设备造价高，操作管理的要求也高。
重力沉降器是一种只依靠颗粒在重力场中发生的沉降作用而将颗粒从气流中分离出来的设备，典型结构如下：设入口含尘气流内颗粒沿入口截面上市均匀分布的，进入沉降器后，气速变小，一般属于层流范围，颗粒则在重力场作用下逐渐沉降下来沉寂在器的下部而被带走。
惯性分离器在惯性分离器内，主要是使气流急速转向，或冲击在挡板上再急速转向，其中颗粒由于惯性效应，其运动轨迹便会偏离气流轨迹，从而使两者获得分离。
气流速度高，这种惯性效应就打，所以这种分离器体积不会太大，可捕集到30-40μm的颗粒。
无分流式惯性分离器，下图入口气流作为一个整体，依靠较为急剧的转折，使颗粒在惯性效应下分离出来，结构简单，但分离效率不高。
分流式惯性分离器：为使任意一股都有同样的较小回转半径及较大回转角，可以采用各种挡板结构，最简单如下百叶窗式挡板。
提高气流在急剧转折前得速度，可以有效提高分离效率，但如果过高又引起颗粒二次飞扬，一般选用12-15m/s。
