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《上海师范大学》 2010年
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旋风除尘器三维流场及结构改进的数值研究

郭亚琦  
【摘要】: 旋风除尘器是利用旋转气流产生的离心力使尘粒从气流中分离并捕集下来的装置。由于其结构简单,设备紧凑,维修操作方便等优点而被广泛地应用到化工,能源,机械,环保等众多领域。但往往因其结构设计不当,尺寸匹配不合理等因素限制了除尘效率的提高,且耗能较大。随着计算机流体力学的发展,越来越多的研究借助数值模拟来优化除尘器结构,以达到降压除尘的目的。 本文借助CFD商业软件FLUENT 6.3.26模拟旋风除尘器内的三维流场分布及排气筒插入深度与压力损失的关系,并和实验对比气相场和颗粒相中不同进口速度和压力损失的关系。借鉴前人研究成果并结合自己实验和模拟对比,得出了更适合旋风除尘器数值模拟的数值模型和离散方法。湍流模型采用基于各向异性的RSM模型,压力速度耦合方式采用SIMPLE算法,离散方式采用对流项QUICK格式和压力梯度项的PRESTO格式,得出结论如下: (1)在旋风除尘器内切向速度是主要的分速度,在除尘器内部起主导作用,呈明显的“驼峰”形分布,且轴对称性较好。切向速度75%以上在进口速度的0.7~1.5倍范围内。在分离空间内,最大切向速度值约为入口速度的1.6~1.8倍;靠近壁面的速度值约为入口气速的0.9~1.3倍。轴向速度呈“马鞍形”分布,径向速度值要低一个数量级,且分布呈非轴对称分布。静压和总压的分布规律比较相近,沿半径方向的分布呈现较好的轴对称性。动压和切向速度的分布规律相似。 (2)旋风除尘器内除主流外还存在着二次流现象,主要有短路流、纵向涡流、偏心环流等。由于这些二次流的存在使得颗粒进入除尘器后,由于粒径不同,入口位置不同等表现出不同的运动轨迹,并且影响除尘效率。 (3)数值模拟排气管插入深度与压力损失的关系,得出当排气管下口末端与除尘器进气口下沿平齐的插入深度时,压力损失最小;排气管插入深度低于或高于进气口下沿时,压降都有所升高。 (4)气相场中实验值和模拟值相关系数为0.96,颗粒相中实验值和模拟的相关系数为0.85,均为显著正相关关系,验证了数值模拟的准确性。
【学位授予单位】:上海师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:X701.2

【引证文献】
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1 韩婕;刘阿龙;彭东辉;吴文华;;旋风分离器两相流动数值模拟研究进展[J];天然气化工(C1化学与化工);2012年05期
【参考文献】
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【同被引文献】
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【二级引证文献】
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6 张勇;青海百通公司努力创建“两型”企业[N];青海日报;2011年
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1 文午琪;低热值气体燃料燃烧技术及其工业应用[D];华中科技大学;2013年
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5 吴代安;煤层干式打钻孔口除尘装置研究与设计[D];安徽理工大学;2010年
6 李铁军;多级除尘器气动性能分析[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 赵萍;旋风除尘器结构尺寸优化设计的研究[D];辽宁工程技术大学;2002年
8 阮徐均;等离子体煤制乙炔裂解气颗粒物干法脱除实验研究及焦油去除装置设计[D];浙江大学;2012年
9 包宏;炼钢炉综合除尘系统的设计研究[D];辽宁工程技术大学;2005年
10 王宇虹;双排灰旋风除尘器的结构改进和性能研究[D];江南大学;2008年
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