一种内置旋流叶片的新型旋风分离器

提出一种新型旋风分离器,与传统旋风分离器相比,在分离器内外涡旋交界面处设置一组沿气流旋转方向由内向外的旋流叶片,以阻挡含尘气流中的颗粒进入内涡旋区。基于CFD,采用雷诺应力模型与离散相的随机轨道模型,对分离器进行气固两相流动数值模拟,比较分析添加旋流叶片前后的分离器性能。对常规及添加旋流叶片的旋风分离器的压降、分离效率与入口气流速度的关系进行了试验研究。试验结果表明,与传统分离器相比,添加旋流叶片的旋风分离器在入口流速较小时,总效率提升明显;在入口流速较大时,添加旋流叶片后的分离器压降略有增大,分割粒径减小显著。添加旋流叶片使分离器的分离效率得到提升,对小粒径颗粒的分离效率提升作用尤为明显。     

旋风分离器高温高浓度性能试验研究

为预测高温下浓度对旋风分离器分离性能的影响,选用一个直径为300mm的切流反转式旋风分离器在温度673K,入口浓度2-60g/m3范围内进行试验研究。试验用中位粒径为16.47μm的滑石粉作为粉料,试验测得了不同浓度下旋风分离器的分离效率与压降。结果显示,相同入口气液速度下,分离效率与压降均随浓度的升高而降低。     

旋风分离器内置导流叶片的流场分析

旋风分离器是油气开采领域除砂的核心设备,为研究结构对分离效率的影响,新设计了一种内置的导流叶片,基于CFD采用fluent软件对新型旋风分离器进行流场分析。结果表明：内置导流叶片的旋风分离器切向速度最大值比传统Stairmand分离器有显著提升,径向速度小幅降低,轴向速度减小并延长颗粒停滞时间。入口风速为15m/s时压降提高了15%,随着入口风速的提高压降升高的幅度越来越小,在25m/s时,压降升高11%。针对粒径2.5μm以下颗粒的分离效率平均提高了11%～19%,该研究为旋风分离器后续设计提供一定的指导意义。     

颗粒物性参数对旋风分离器性能影响的试验研究

通过全面测定循环流化床锅炉用旋风分离器在不同操作参数下的分离效率,研究了入口气速和入口颗粒浓度、入口颗粒物性等参数对旋风分离器的压降和分离性能的影响规律.试验结果表明,影响旋风分离器分离性能的主要物性参数是颗粒的中位粒径和密度,在入口颗粒的中位粒径相差较大时,分离性能主要受粒径的影响,而当入口颗粒粒径相差较小时,密度对分离器分离性能的影响则更为显著.     

新式波形板除雾器气液分离性能评价和流场分析

为了评价实际应用中广泛使用的新式波形板气液分离性能,试验研究了在液滴粒径分布范围为10~200μm的情况下,气速和加液浓度对波形板分离效率和压降的影响,并采用计算流体力学方法对波形板内部流场进行了数值模拟分析。结果表明,与旧式波形板相比,新式波形板具有效率高、压降增长率低、临界气速大以及对小液滴分离效果好等优势;通过波形板的液滴浓度增大,波形板分离效率升高,新式波形板在液滴浓度低时性能较佳;袋式排液结构比钩式排液结构所带来的压降更小,并且能够减小二次夹带的影响;新式波形板更适用于实际应用的复杂工况。     

锥形溢流管开缝水力旋流器流场特性与分离性能研究

为降低旋流分离器压降,达到节能减排的目的,设计溢流管底部开缝结构的旋流器。通过固液分离试验与数值模拟相结合,对常规溢流管（型号Ⅰ）、溢流管双切开缝（型号Ⅱ）、溢流管单切开缝（型号Ⅲ）的旋流器入口流量由780 m L/s逐渐增至1 000 mL/s时的分离性能进行分析研究。研究结果表明：随入口流量的增加,锥型溢流管开缝对旋流器分离效率的影响逐渐减小,压降降幅逐渐增大,入口流量为980 mL/s时,两种改进后旋流器分离效率达到最高值,相较于型号Ⅰ旋流器,型号Ⅱ和型号Ⅲ旋流器的分离效率均基本保持不变,而压降分别降低高达到22.85%,27.46%,节能效果显著。模拟结果显示改进后旋流器的轴向速度、切向速度、压强均有所下降,溢流管开缝对轴向速度影响较大,中心处轴向速度降低明显,对切向速度影响较小。为深入探究旋流器内部流场的规律和旋流器结构改进提供了依据。     

旋风分离器不同排气管形状对性能影响研究

目前针对旋风分离器排气管的研究主要围绕排气圆管直径与内伸长度进行,而排气管内伸部分形状变化对分离器性能有着重要影响。在一个标准Stairmand型分离器基础上,建立了排气管圆管直径变化和圆管内伸部分进行"内缩型"及"内扩型"改变等3组共9个分离器模型,采用流体力学方法计算其分离效率和压降,讨论不同模型性能之间的关系:分离器分离效率会随着排气管圆管直径的减小而明显提高,但压降也随之大幅增加,提升分离效率和减小压降构成矛盾的优化目标;当排气管直径大于0.4D后,排气管内伸部分"内缩型"改变可以提高分离效率,而"内扩型"改变会小幅度降低分离效率却较大幅度减小了压降。这为不同优化目标(提高效率或降低压降)的旋风分离器排气管结构设计提供参考依据。     

波形板干燥器的压降研究

采用FLUENT软件对波形板干燥器的5种波形板板型在3种不同板间距下的汽流场进行了模拟计算。冷态条件以空气作为连续相流动介质,热态条件下以蒸汽作为连续相介质,分别模拟了不同入口速度的流场,获得了冷态和热态下压降、最大速度等参数沿入口速度变化的曲线。指出同样条件下单钩波形板的压降、流场内最大流速最大,而无钩波形板最小的结论。然后对波形板汽水干燥器的压降实验结果与数值模拟计算结果进行了对比,数值模拟结果与实验结果的变化趋势吻合较好,验证了数值模拟方法的可靠性。     

旋风分离器排气管缩口半径优化的数值模拟

利用FLUENT中的RSM模型和DPM模型对不同排气管底口半径r的缩口式旋风分离器进行了内部流场的数值模拟。对结果的时均图进行分析,得到随着收缩半径r的减小,排气管入口面积在减小,轴向速度及切向速度均增加,速度的增加可使靠近中心的颗粒获得更大的离心力,因此被捕集的颗粒数增多。当半径r与排气管半径R比值为1~0.9时,分离效率提高不大,压降变化也较小,比值为0.8~0.5时,分离效率提高很多,同时能量损失也较大,在半径r逐渐减小的过程中,旋风分离器分离效率增加,压降增加。综合考虑,当r/R为0.6~0.5左右时,分离效率约为97%~98%,此时压降也较合理。     

基于离散相模型的旋风分离器内部流场数值研究

针对旋风分离器内部流场的研究,采用数值模拟的方法模拟了分离器内固体颗粒的运动轨迹。通过分析不同粒径及入口速度对旋风分离器内固相颗粒运动轨迹的影响,探索了颗粒在旋风分离器中运动的物理机理,随后对旋风分离器的灰斗长度进行了优化。结果表明:颗粒在旋风分离器中运动轨迹比较复杂,且同时受到入口速度和粒子半径的影响,相同粒径颗粒在不同入口速度下运动轨迹不同,且小粒径颗粒较容易受到入口速度的影响,旋风分离器在标准灰斗长度下的分离效率及分离性能最好。模拟结果可为工程实际应用提供一定的理论指导。     

电动汽车涡旋压缩机内油气分离器的研究

通过数值模拟的方法研究了电动汽车涡旋压缩机在不同转速工况下,进口结构对油气分离器的流场和性能的影响.采用RSM模型对油气分离器内的气相流场进行模拟计算,同时利用DPM模型对4种分离器的油滴轨迹进行追踪.研究结果表明:进口结构变窄将促使油气分离器内部流场具有良好的对称性,并随着转速的提高,不同进口结构分离器的压降都呈抛物...     

聚结分离器油水分离效率模拟试验研究

为了能经济、快速地研究聚结分离器内部流场,简化影响因素,提高含油污水分离效率,首先利用软件对聚结分离内部堰板结构的流场进行模拟分析。模拟得到当入口流速为0.088m/s,入口管流和堰板的夹角60°时,流场稳定,有利于后续沉降分离。然后在室内搭建试验平台,在模拟条件下,以分离效率为研究对象,在研究板间距、板组数量、温度对油水两相聚结分离的影响。试验结果得到当聚结板板间距为1/4 in、采用双组板时,聚结分离器分离效率最高。     

基于CFD-PBM积分矩量法旋风分离器中颗粒聚团的数值模拟

为了得到颗粒聚团对旋风分离器分离性能的影响,在不同入口颗粒浓度与入口气速下研究其对分离效率的影响。采用雷诺应力模型(RSM)计算湍流流场,通过群体平衡模型(PBM)耦合CFD对颗粒相进行数值计算。研究结果表明:时间为2 s时,旋风分离器内的聚团作用已经趋于稳定,颗粒粒径在1.5μm到3μm范围的颗粒在旋风分离器内基本无法被捕集,而粒径大于5μm的颗粒其分离效率接近于100%;随着入口颗粒浓度的增加,总体分离效率增加,而增加入口气体速度,对分离效率的影响并不是很大。     

轴入式两级串联旋流器流场分析与性能评估

为解决狭长空间内无法实现油水两相介质高精度分离的问题,结合旋流分离理论,设计了一种可实现轴向进液的两级串联旋流器,针对该装置开展内部流场特性及 分离性能研究。揭示了不同处理量及分流比对旋流器内速度场、压力场、浓度场以及分离效率的影响规律。结果表明：随着处理量的增大,底流口压降最大值逐渐增大且增长速率逐渐增大,旋流腔内切向速度也逐渐增大;增大一级溢流分流比,可减小环式通道及二级旋流器内的切向旋动能,二级溢流分流比对一级旋流器分离性能影响不大;实验及模拟得出研究范围内一级分流比为20%、二级分流比为15%时分离效率最高,最佳处理量为4.8 m3/h,最佳总分流比为32%;装置对不同流量、不同分流比条件具有较强的适应性,分离效率最高可达99.6%。     

Experimental research on cyclone performance at high temperature

To predict the influence of operating temperatures on cyclone performance, an experimental investigation was conducted on particle separation in a reverse flow, tangential volute-inlet cyclone separator with a diameter of 300 mm and with air heated up to 973 K. The test powder silica has a mass median diameter of 10 um, while inlet velocity range was 12–36 m/s. Both the separation efficiency and pressure drop of the cyclone were measured as a function of the inlet velocity and operating temperature. At the same inlet velocity, both the separation efficiency and pressure drop decrease with increasing temperature. In addition, optimum inlet velocity, at which the cyclone has its highest separation efficiency, tends to increase with a rise in temperature. An analysis on our own data and published results has shown that the fractional efficiency of a cyclone is a definite function of dimensionless numbers such as the Stokes number, the Reynolds number, the Froude number, dimensionless cyclone inlet area, and dimensionless outlet diameter. A nondimensional experimental correlation of the cyclone performance, including the influence of temperature, was obtained on the basis of our own previous work. The prediction of the influence of temperature on separation efficiencies and pressure drops is in fairly good agreement with experimental results. __________ Translated from Journal of China University of Petroleum, 2006, 30(3): 97–100, 105 [译自: 中国石油大学学报 (自然科学版)]     

高压天然气田用旋风分离器内流场的数值模拟

对高压天然气田旋风分离器的内流场进行三维稳态数值模拟。将不同压力下的旋风分离器的内部流场进行对比,结果表明,压力对旋风分离器的轴向速度和径向速度的影响很小,但是对切向速度影响较大。旋风分离器的压降随着压力的增大而增大,基本成线性关系。在高压条件下,排气管的直径和入口面积对旋风分离器内流场速度的影响是比较有规律的。     

旋风分离器在不同工况下分离效率的仿真分析

针对旋风分离器的适用性问题,研究了不同工况条件下各工作参数对分离效率的影响.选择了环境参数为固体颗粒粒径和密度,分离器工作参数为进口速度,基于FLUENT运用RNG k-ε模型模拟旋风分离器内气相紊流,采用了离散相模型（DPM）模拟固相流场颗粒轨迹.由于粒径、密度和进口速度分别变化具有多种组合,为此引入了正交试验法以图减少仿真的次数.讨论了在不同颗粒粒径和颗粒物密度条件下旋风分离器的进气口速度与分离效率之间的关系.研究结果表明,在不同工作环境下旋风分离器工作参数对分离效率有着重要的影响.     

干湿工况下波纹翅片管换热器空气侧特性的对比

对7个带亲水层和3个不带亲水层波纹翅片管换热器在析湿工况下空气侧的换热压降特性进行了试验研究,在不同的入口风速和入口相对湿度下比较了干湿工况下的空气侧特性。结果表明,对带亲水层的波纹翅片,析湿工况下的压降显著地高于干工况下的;当入口风速小于0.5 m/s时,湿工况下的换热性能低于干工况下的,当入口风速增加到2.0 m/s时,湿工况下的换热性能则强于干工况下的。析湿工况下带亲水层波纹翅片的换热性能比不带亲水层波纹翅片的偏低一些,但是表面涂上亲水层可以大大降低空气侧的压降。提出析湿工况下波纹翅片管换热器空气侧的换热和压降关联式,平均误差分别为8.70%和7.90%,可用于设计波纹翅片管换热器或者评价它的性能。