新型双筒体旋风分离器的分离性能和流场

为降低普通逆流式旋风分离器的阻力,设计了一种双筒体旋风分离器(简称双筒体分离器),即在筒体内部增加一个同心内筒、进口移至筒体下端、升气管插入内筒一段长度。通过冷模对比实验和数值模拟研究了该双筒体分离器的分离性能和流场。结果表明:双筒体分离器的效率在低入口气速区低于PV型高效旋风分离器(简称PV型分离器),但当入口气速高于28 m/s时则高于PV型分离器;双筒体分离器的效率总是高于环流式除尘器;压降与环流式除尘器相近但比PV型分离器低约50%。双筒体分离器耦合了常规逆流和直流旋风分离器中的2种旋涡流动,克服了逆流式分离器气体流路长和顶灰环的缺陷,同时还增加了部分细颗粒循环再分离的机会,效率高于直流式旋风分离器,是一种具有较低阻力和较高分离效率的新型旋风分离器,对于入口颗粒稍粗的分离应用具有显著的节能优势。

用改进的RNG κ-ε模型模拟旋风分离器内的强旋流动

在RNGκ-ε模型的基础上,对模型常数和近壁面处理方法加以改进,并将其应用于旋风分离器内强旋湍流流动的数值模拟。将计算结果与RNGκ-ε模型、Reynolds应力输运模型(RSM)的计算结果及实验数据进行比较。随后采用欧拉-拉格朗日模型(湍流模型为RSM)和欧拉-欧拉模型(湍流模型为改进的RNGκ-ε模型)分别对旋风分离器内的气、固两相流动进行计算,考察了旋风分离器内颗粒浓度的分布特点。结果表明,改进的RNGκ-ε模型和RSM对旋风分离器内流场分布的预测结果与实验结果比较吻合,且前者所需计算时间大大缩短,更适合工业应用。使用改进的RNGκ-ε湍流模型的欧拉-欧拉多相流模型可以重现旋风分离器内的气、固两相流动特点,并应用于旋风分离器的优化设计。

明渠交汇口水流及污染物输移数值计算

针对明渠交汇口流动特性应用深度平均H L紊流模型和污染物传输方程建立了明渠交汇口水流流动及污染物输移模型;采用有限体积法离散格式及交错网格上的水深-速度校正算法进行了数值计算并应用实测资料对数值模型进行了验证。计算结果与实测资料吻合较好,表明所提出的模型能较好的预测交汇口水流分离区及污染混合区形状及大小。

油水旋流分离器流场模拟分析与研究

采用流场模拟方法研究了油水混合物在旋流分离器中的流动状况,湍流模型采用多相流中湍流Reynold应力输运方程模型(DSM),基本方程的离散和求解采用SIMPLEC算法。利用计算流体动力学(CFD)分析程序,对油水旋流分离器进行了计算与分析。结果表明:模拟流场的特征与理论描述和物理实验所得到的特征一致,并定量分析了流量对压降、流体粒径对分离效率的影响及其应对措施。所用方法为深入揭示旋流分离器中油水的分离规律提供了有效手段,可用于预测和分析旋流分离器的分离性能,结构优化及揭示特性参数影响旋流分离器性能的规律。

一种新型旋风分离器的流场和结构

为了考察一种新型旋风分离器的流场特点及其几何参数变化对流场的影响,采用CFD软件——Fluent中的标准k-ε湍流模型对该类型旋风分离器的气相流场进行了模拟,结果得知:该旋风分离器气相流场的切向速度分布较对称,在靠近分离筒体中心位置处出现了小的旋涡;排气管的插入深度对流场影响显著,入口角度对流场有一定影响,排气管直径对流场影响较复杂,但对最终分离效率基本无影响。

新型下排气旋风分离器的流场和性能数值模拟

利用CFD软件—Fluent中的RNG(RenormalizationGroup)k-ε和RSM(雷诺应力)湍流模型和拉格朗日模型,对一种采用两侧内外对切改进结构的新型下排气旋风分离器的气相流场和分离效率进行了模拟研究,分析其特点和性能。结果表明,该旋风分离器的气流形成顶涡环、直接进入排气管和在外侧旋转向下到达锥面后折返向上的3个支流,切向速度分布的复合涡结构不明显。模拟得出的不同出口速度时的分级效率和压力损失,其可为工程设计选型提供参考。

旋流快分器内气相流场的实验与数值模拟研究

用智能型五孔探针对催化裂化沉降器带筒状物的旋流快分系统(在旋流头上插入了一个筒状物)内的气体流场进行了测试。应用CFX软件,采用应力输运方程模型对系统内气相流场进行了三维数值模拟,以考察适合该旋流快分系统内流场模拟的湍流模型。结果表明,模拟结果与实验数据吻合较好,应力输运方程模型适用于带筒状物的旋流快分器内三维流场的数值模拟。系统内流场为三维湍流场,内插一个筒状物后,消除了旋流头喷出口附近的短路流,更有利于提高旋流快分器的分离效率,但在内插筒状物的底部附近还存在短路流现象。

双进口双锥旋流管湍流流场的数值模拟

采用湍流Girimaji非线性模型对双进口双锥旋流管内部湍流流场进行数值模拟。得到了该旋流管流场不同截面上的速度矢量分布情况和压力分布图,初步揭示了旋流管内部流场的分布规律。

静电旋风分离器气相流场的数值模拟

对一内部安装电晕极的切向进口旋风分离器,以三维贴体坐标为基础,应用Bradshaw的修正k-ε湍流模型,用非交错的SIMPLE算法对静电旋风分离器的气相流场进行求解,计算结果与实验结果进行了对比。分析了电晕极的不同安装位置对旋风分离器流场的影响。从流场的角度来看,电晕极安装在筒体与排气管之间并靠近排气管的位置有利于提高静电旋风分离器的分离效率。

生物质旋风热解炉气相等温流场数值模拟

本文运用Fluent软件,分析了生物质旋风热解炉气相等温流场。研究结果表明,RSM模型最适合生物质旋风热解炉气相等温流场的模拟。与RSM模型相比,RNGk-ε模型相差最大10%,标准k-ε模型和k-ω模型相差最大50%,DES模型则在整体趋势上不符。双对称入口改善了流场的轴对称性,斜切入口能够极大地减小旋风热解炉内的局部涡流。综合考虑短路流、切向速度、轴向速度、停留时间,旋风热解炉入口采用双对称30°倾角、排气管不插入旋风筒的形式。

浑水水力分离清水装置内弱旋流动的数值模拟

本文采用了不同的网格划分方案对装置内的弱旋流场进行计算,将计算结果与实测值对比,选出最优方案。在最优网格数下,分别采用RNGk-ε模型与RSM模型对装置内部流场进行计算,计算结果与实测结果均表明装置内的切向速度场呈现明显的强迫涡特征,有利于装置内的水沙分离;装置内的径向速度随着半径的增加而减小,在中心处取得最大值,并且通过理论分析给出了相同的结论。雷诺应力的初步分析表明装置内的湍流场可以近似为各向同性,因此综合考虑计算精度和计算耗时,RNGk-ε模型就可以较快地计算浑水水力分离清水装置内的湍流场,而不需选择计算时间较长的RSM模型。

Shell型旋风管内气相流场的数值模拟

应用Fluent软件中的雷诺应力输运模型(RSM)对shell型旋风管内的三维强旋湍流气相流场进行了数值计算。计算值与实验值对比结果表明,二者吻合较好,验证了数值模拟的可靠性。通过数值计算,分析了排气管附近的短路流以及排尘口处的颗粒夹带返混现象。

用应力模型计算旋风分离器的流场

采用一种适合于强旋流的代数应力湍流模型对旋风分离器的流场进行了数值模拟，结果揭示了强旋流中湍流各向异性的特点。

油水旋流分离器流场数值模拟研究

以大涡模型为基础,对双锥形液-液旋流分离器进行数值模拟,研究液-液旋流分离器内部流场的压力分布、速度分布和湍动能分布规律。模拟结果表明,静压的分布基本符合组合涡流场的压力分布规律;轴向速度沿径向几乎呈轴对称分布,在轴心区域径向速度梯度比较大,说明在旋流器中心附近产生的内旋流场是分离的有效区域;在轴截面50 mm处湍动能的分布呈现出两头翘、中间凹的结构,亦称"浴盆"结构。比较发现,模拟结果与试验结果较接近,这为进一步研究旋流器分离机理及结构优化设计奠定了基础。

旋风除尘器内天然气的流场分布分析

为了分析不同型式旋风除尘器内的流场特点及其几何参数对流场的影响,采用FLUENT软件中的RNGk-ε湍流模型对不同型式旋风除尘器的速度、压力场进行了模拟,通过对旋风除尘器内流场的模拟计算,得到了对其实际操作很有价值的认识与结论,并为旋风除尘器的设计、改进及后期除尘器可能出现的问题提出了建设性方案。

旋流分离器内流动特性的模拟分析研究

为了研究旋流分离器内三维气相流场的流动特性,在非稳态下采用LES模型对旋流分离器内气相流场进行了数值模拟和计算。通过数值模拟,得到了旋流分离器内的切向速度、轴向速度的分布规律,模拟结果表明:大涡模型适合于三维强旋流的流场模拟,分离器内部的流动空间可分为外侧下行流与内侧上行流两个区域,在不同的流动区域中,速度场的分布有较大的不同,流场的流动特性也有很大的差异。

旋风分离器内三维强旋湍流流动数值模拟的修正压力应变项模型

针对旋风分离器内强旋流动的数值模拟,改进了雷诺应力方程压力应变项的IPCM+wall模型,加入到FLUENT6.0软件平台上。分别用修正的和标准的IPCM+wall模型、IPCM模型以及SSG模型,对蜗壳式旋风分离器内三维湍流流动进行了数值模拟,给出了分离空间和灰斗内的时平均速度和雷诺应力分量的分布,并用LDV测量结果加以检验。研究结果表明,修正的IPCM+wall模型对切向和轴向速度、切向和轴向正应力以及轴-切剪应力的预报值与实测值的吻合比其他压力应变项模型的好得多。

仰角式油水分离器流场的数值模拟

仰角式油水分离器是一种新型、高效的重力式油水分离设备,为了深入了解其分离机理和内部流场分布,利用Fluent 12.0数值模拟计算软件,基于多相流欧拉分析方法,结合Realizable k–ε双方程湍流模型对油水两相在分离器内的分离过程进行了数值模拟。结果表明:所选用的数值模拟方法能够较为真实地反映分离器的分离特性和内部流场分布,与传统卧式分离器相比较,仰角式油水分离器内堰板处的"死油区"和"死水区"明显减小,油水分离效率更高,当仰角为12时,油水分离效率达到了最高值90.48%,提高了29.26%;仰角式分离器的结构简单,但内部流场分布较为复杂,入口分液管处的速度分布不均匀,存在不同程度的旋流,易造成油水两相在分界面处的掺混;分液管处的结构有待于进一步地改进。

一种新型气固分离器内两相流动的数值模拟

采用数值模拟的方法对带有切向开缝中心管式气固分离器的气固两相流进行了研究。计算中对气相采用了雷诺应力模型,对颗粒相采用了Lagrange坐标系下的随机轨道模型。结果表明:气相流场总体特征为拱形空间内气流以切向速度为主绕排气管做旋转运动,切向气速随径向位置的增加而减小。大部分气体通过开缝进入中心排气管而从中心管排出,少部分气体由排气管下方空间返回入口区。颗粒相的引入对气相流场有显著的影响,分离器拱形空间内同一径向位置的气体切向速度明显降低。颗粒由于自身惯性向边壁运动的趋势改变了气相流场分布,使气体更易向中心管内运动,从而达到较高的分离效率。计算得到的分离效率与实测值吻合较好,证明了数学模型的合理性,为进一步优化分离器结构提供了可靠依据。

管式静电旋流分离器的设计及内部流场研究

静电聚结与旋流分离相结合可以提高油水乳化液的分离效率,有效减少油水分离设备的占地面积。但现有静电聚结旋流分离器方面的研究文献均未关注水出口的含油量,同时缺少对分离器的具体结构参数设计。为此,提出了一种新型结构的管式静电旋流分离器。该分离器采用切向入口+等螺距螺旋叶片+向前型母线椭圆形叶片的多次起旋结构;依据油水乳化液中分散相粒径值和原紧凑型静电聚结器达到一定聚结效果的电场停留时间,初步确定了分离器的主体结构尺寸;在此基础上对简化后主体流道的内部流场进行了CFD数值模拟,分析了起旋叶片级数、分流比、入口流量及分散相水滴粒径对分离性能的影响。研究结果表明:对于含水体积分数为30%的油水乳化液,当分散相粒径为150μm、流量为4.5 m^3/h、分流比为0.1时,分离器水出口含油体积分数小于0.1%,分离效率达99.3%。管式静电旋流分离器可多次发挥静电聚结和旋流分离的作用,大幅提高分离性能,实现水出口含油量和油出口含水量的双向指标控制。