当前位置:主页 > 科技论文 > 机电工程论文 >

旋风分离器内流场动态特性的实验研究和数值模拟

发布时间:2020-04-06 21:36
【摘要】:旋风分离器因结构简单、分离效率高、可连续操作等优点,在工业生产中得到了广泛应用。旋风分离器内部流场为复杂的三维强旋湍流流场,具有明显的动态特性,主要表现为流场的速度和压力值随时间不断发生变化,即流场的不稳定性,这种不稳定性变化会直接影响到颗粒的分离和扩散,从而降低旋风分离器的分离效率,最终影响整个装置的性能。因此,深入研究旋风分离器内流场的动态特性具有重要意义。本文采用实验测量和数值模拟相结合的方法考察了旋风分离器流场不同位置压力的波动,对比了雷诺应力模型和大涡模拟两种数值模拟方法的预测情况,探究压力波动的来源,描绘了涡核中心的运动轨迹,同时分析了入口气速变化对流场压力波动的影响。结果表明,旋风分离器流场的压力在中心区域波动较大,外部区域波动较小。压力波动有两个主频,一个是存在于流场全空间的主频,一个是出现在锥体下端中心以及灰斗上端中心区域附近的局部主频。局部主频是由涡核中心围绕旋风分离器几何中心旋转运动造成,该旋转运动使得流场呈现准周期性波动的特征。全空间主频也是由涡核中心位置的旋转引起,但与锥体下端涡核中心的旋转并不同步。入口气速越大,压力波动越剧烈,全空间主频几乎不随入口气速的改变发生变化,而局部主频会随着气速的增加成线性增大;同时局部主频分布区域会随入口气速增大而有所扩大。筒锥型旋风分离器流场的主频与雷诺数有关。流场数值计算表明大涡模拟在流场不对称、二次涡、压力波动方面的预测精度高于雷诺应力模型。研究结果进一步提高了对流场不稳定性的认识。
【图文】:

排气管,空间,直径,旋风分离器流场


图 2.2 两种不同排气管直径下分离空间(左)和灰斗(右)的切向速度和轴向速度分布Fig.2.2 Tangential and axial velocities in separationspace(left) and dust hopper(right) with differentdiameters of vortex finder图 2.3 旋风分离器内静压分Fig.2.3 The static pressurecyclone separator旋风分离器内流场的静压分布在轴向方向上各部分区域彼此差别较小,上具有良好的对称特性。静压大小主要由切向速度决定。吴小林[5]利用五孔球测量旋风分离器流场的静压如图2.3,内旋流的静压比较低,外旋流的静压比较静压随半径的增大而升高。(2)数值模拟在旋风分离器内流场的数值计算方面,RSM 模型和 LES 方法被证实能够地预测旋风分离器流场时均速度和压力分布。胡王乐元[7]采用 RSM 对蜗壳式旋离器内三维强旋湍流流动进行了数值模拟。结果表明在分离空间和灰斗空间拟值与实测值吻合较好;在环形空间内模拟值也与实测值接近,且此部分流明显的非轴对称性,表明数值模拟结果的合理性。吴小林等[8]对 PV 型旋风分内的三维流场进行了 RSM 数值模拟,预测了分离器内的速度和静压分布。发

静压分布,旋风分离器,静压分布


[5]利用五孔球探针测量旋风分离器流场的静压如图2.3,内旋流的静压比较低,外旋流的静压比较高,静压随半径的增大而升高。(2)数值模拟在旋风分离器内流场的数值计算方面,RSM 模型和 LES 方法被证实能够较好地预测旋风分离器流场时均速度和压力分布。胡王乐元[7]采用 RSM 对蜗壳式旋风分离器内三维强旋湍流流动进行了数值模拟。结果表明在分离空间和灰斗空间,,模拟值与实测值吻合较好;在环形空间内模拟值也与实测值接近,且此部分流动有明显的非轴对称性,表明数值模拟结果的合理性。吴小林等[8]对 PV 型旋风分离器内的三维流场进行了 RSM 数值模拟,预测了分离器内的速度和静压分布。发现旋风分离器切向进气的非对称性决定了流场的三维分布特性;各横截面速度分布与和静压分布均具有较好的对称性,相对轴心有些许偏心,径向速度分布比较乱;切向速度分布可分为内、外旋流区;轴向速度在中心处存在滞流和回流现象。模拟结果与实验结果吻合较好
【学位授予单位】:中国石油大学(北京)
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:TH69

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 ;气—液旋风分离器工艺设计参考资料[J];炼油设计;1976年06期

2 ;新型旋风分离器在玉门炼油厂催化裂化装置投运[J];炼油设计;1976年06期

3 ;B型旋风分离器作催化裂化三级分离器的探讨[J];炼油设计;1982年05期

4 刘宗良;;旋风分离器设计中的几点改进[J];炼油设计;1984年05期

5 刘宗良;;布埃尔三级旋风分离器改造成功[J];炼油设计;1985年02期

6 曾庆勋;;旋风分离器性能计算[J];炼油设计;1987年04期

7 刘宗良;;催化裂化装置旋风分离器的设计[J];炼油设计;1989年02期

8 刘云峰;;循环流化床旋风分离器改造设计[J];华电技术;2017年11期

9 张悦;韩璞;;旋风分离器机理模型设计与研究[J];系统仿真学报;2018年05期

10 李华标;吴晓明;吕智;;基于回归正交试验的旋风分离器结构优化研究[J];机电技术;2018年02期

相关会议论文 前10条

1 刘成文;王连泽;;旋风分离器内能量耗损机理研究[A];中国力学学会学术大会'2005论文摘要集(下)[C];2005年

2 盖国胜;王京刚;郑恒生;徐茂连;;复合旋风分离器的工业放大研究(摘要)[A];第四届全国颗粒制备与处理学术会议论文集[C];1995年

3 杨湘杰;张晓开;余风利;刘旭波;;对收集碳纳米管用的旋风分离器的数值模拟[A];第十三届全国铸造年会暨2016中国铸造活动周论文集[C];2016年

4 杨丰;祝健;刘向华;张吉光;田立霜;;扩散式静电旋风分离器的流场实验研究简介[A];全国暖通空调制冷2006学术年会资料集[C];2006年

5 由洋;杨朝锋;;循环旋风分离器的压降性能计算[A];2018年军工装备技术专刊论文集[C];2018年

6 陈建义;;氧氯化反应器旋风分离器的国产化分析[A];2004年全国化工、石化装备国产化暨设备管理技术交流会会议论文集[C];2004年

7 高翠芝;孙国刚;董瑞倩;付双成;;旋风分离器涡核尾端的液体示踪实验研究[A];中国颗粒学会第六届学术年会暨海峡两岸颗粒技术研讨会论文集(下)[C];2008年

8 王建军;王连泽;刘成文;;旋风分离器内减阻杆后的尾涡结构[A];中国力学学会学术大会'2005论文摘要集(下)[C];2005年

9 赵军平;谢雪梅;;旋风分离器能力校核与经济运行[A];2015年中国机械工程学会设备与维修工程分会学术年会论文集[C];2015年

10 郭寿鹏;高洪吉;李晓桐;郑德荣;;锅炉旋风分离器中心筒失效分析[A];山东省金属学会理化检验学术委员会理化检验学术交流会论文集[C];2009年

相关重要报纸文章 前10条

1 谢文艳邋闫华 白争鸣;三级旋风分离器技术达国际先进[N];中国化工报;2008年

2 谢文艳 闫华 白争鸣;高效能设备达国际先进水平[N];中国职工科技报;2008年

3 林鸿冠;毫厘式检查千吨设备[N];中国石化报;2018年

4 本报记者 王继光 特约记者 李浩;为作业团队装上“电脑芯”[N];中国石油报;2018年

5 通讯员 谢文艳 吴晓龙;石化高端特色装备获国家商标[N];大庆日报;2011年

6 本报记者 谢文艳 通讯员 袁定伟;实力铸就金字品牌[N];中国石油报;2010年

7 特约记者 符立萍 通讯员 闫华;高端炼化装备进军煤化工市场[N];大庆日报;2011年

8 王涛 高汝宝;一天可回收纤维15吨[N];德州日报;2007年

9 朱宏达;“磨刀不误砍柴工”[N];中国石化报;2013年

10 窦青荣;未来燃烧技术的发展方向[N];中国建材报;2009年

相关博士学位论文 前10条

1 陈仕林;煤层气田地面集输系统分离技术研究及应用[D];中国石油大学(北京);2017年

2 张吉光;静电旋风分离器气相流场的数值模拟及实验研究[D];东华大学;2005年

3 钱付平;不同排尘结构及操作条件旋风分离器分离特性的研究[D];东南大学;2006年

4 朱治平;加压循环流化床的实验与模型研究[D];中国科学院研究生院(工程热物理研究所);2008年

5 吴学智;入口高浓度条件下的旋风分离器对比研究[D];中国科学院研究生院(工程热物理研究所);2011年

6 栾一刚;轴流旋风分离器数值模拟与实验研究[D];哈尔滨工程大学;2011年

7 崔洁;分级式合成气初步净化系统中旋风分离器的分离机理与结构特性研究[D];华东理工大学;2011年

8 M'BOUANA Noé-Landry-Privace;高浓度旋风分离器气固流动与分离特性的数值模拟[D];哈尔滨工业大学;2014年

9 王海刚;旋风分离器中气—固两相流数值计算与实验研究[D];中国科学院研究生院(工程热物理研究所);2003年

10 鲁佳易;大型循环流化床锅炉物料平衡与热平衡研究[D];重庆大学;2012年

相关硕士学位论文 前10条

1 李华标;基于数值模拟的蜗壳式旋风分离器入口结构优化[D];厦门大学;2018年

2 熊攀;基于响应曲面法的旋风分离器结构优化研究[D];武汉科技大学;2019年

3 胡月;旋风分离器内流场动态特性的实验研究和数值模拟[D];中国石油大学(北京);2018年

4 陈功;新型旋风分离器的性能研究[D];中国石油大学(北京);2018年

5 马振;大输量旋风分离器优化设计研究[D];中国石油大学(北京);2018年

6 韩笑;PV型旋风分离器的减阻提效研究[D];中国石油大学(北京);2018年

7 王峥;导流式旋风分离器分离性能的数值模拟研究[D];南京航空航天大学;2019年

8 陈晓波;基于数值模拟的旋风分离器优化与内部短路流算法研究[D];厦门大学;2017年

9 李杰;旋风分离器数值模拟与结构优化研究[D];西南石油大学;2018年

10 余纪成;湿式冷却塔汽水多效回收装置水回收效果研究[D];天津大学;2018年



本文编号:2617054

论文下载
论文发表

本文链接:http://www.bigengculture.com/jixiegongchenglunwen/2617054.html

分享