DOC《南京师范大学》

螺旋面入口可改善分离器内外旋流的相互干扰问题,还能克服上灰环等现象;

轴向进口可最大限度的避免进口气流和旋转气流的干扰,提高分离器的分离效率. 此外,普通旋风分离器单体大多采用了单切向进口或蜗向的进口结构形式,气固两相流进入旋风分离器后,随着远离旋风分离器排气芯管入口截面,平衡尘粒逐渐减小,即空间点上颗粒分离能力逐渐增强.因此,优化改进位于旋风分离器上部的进口结构形式是旋风分离器技术改进的可行措施.但是采用切向或蜗向单进口结构形式易造成旋风分离器内部气流场的轴不对称(涡核偏向270°一侧),不但增大了旋风分离器的阻力,而且增加了排气芯管短路流.所以,赵兵涛等提出优化改进旋风分离器进口结构,如图1-2所示,首先增设了进口回转通道,通过试验得出所有增设回转通道的旋风分离器分离效率均大于无回转通道的效率.因为阻力系数的变化可影响进口速度的变化,进口速度的大小反映出旋风分离器分离能力的强弱.当阻力系数较小时,进口速度较大,表明旋风分离器分离能力强,由于回转通道的增设,使颗粒在进入旋风分离器腔体前进行预分离,从而使分离效率增大,但随着回转角度的继续增大,二次返混影响增大,这使得分离效率在90?甚至270?以后有所减小,但总体仍高于0?的分离效率.所以改变其回转角度,就改变了两相流含尘浓度分布,使含尘浓度外浓内淡,从而减少短路流的携尘量.同时若采用双进口回转通道形式,则有利于降阻增效,由于进气口面积增大为原来的2倍,使进口气流速度减半,从而降低了阻力;

由于采用渐缩的回转结构,减小了颗粒到达捕集壁面的距离,从而提高了分离效率;

进一步的流场测定结果表明,双进口结构由于采用在旋风分离器内多点对称进气,增强了旋风分离器内部流场的轴对称性,使短路流携尘量减少,同时实现了降阻增效,又增强了气流场轴对称性,以降低旋风分离器阻力.具体试验结果表明,将旋风分离器常规进口结构优化改进为采用单进口等宽通道进口结构时,旋风分离器回转角度为90?时性能较优,比0? (无回转通道)时的阻力降低14.73%,效率提高2.48%.采用双进口渐缩通道进口结构时,旋风分离器性能优于所有单进口,比0?(无回转通道)时的阻力降低33.06%,效率提高3.95%. (a) 双进口 (b) 单进口 图1-2 单双进口回转通道 1.2.2.2排气口结构改进 在旋风分离器中,进入排气管的内旋气流仍处于高速旋转状态,具有较高的能量,而且在排气管底端还存在 短路流 ,影响了细颗粒的分离.因此,改进排气管结构对于旋风器消旋减阻和分离效率的提高具有实际意义.部分研究者在排气管内加装各种挡板、翼片等构件,实验结果往往是压降降低,效率也降低,主要原因是降低了旋涡旋转强度.但在排气管下适当位置增设圆盘和导流翼片等构件,以及将分离器的排气管下端封闭,并在边上开槽(或孔),这些结构不仅防止上旋气流携带细颗粒进入排气管,提高了分离效率,还能降低阻力损失. 此外,在旋风分离器内部的旋转气流中,颗粒物受离心力作用作径向向外(朝向筒锥壁)运动,运动速度可由颗粒物所受的离心力及气流阻力的运动方程求得.显然旋风分离器分离的目的就是使颗粒物尽快到达筒锥体边壁.因此,延长颗粒物在旋风分离器中的运动时间,在气流作用下提高颗粒物与筒锥体壁相撞的概率,可以提高旋风分离器除尘效率.Zhu提出的旋风分离器结构如图1-3所示,在普通旋风分离器中增加一个筒壁,筒壁将旋风分离器内部空间划分为2个环形区域,同时,排气芯管被移到了下方,排气芯管中的上升气流也变成了下降气流,颗粒物在内外2个环形区域内都得到了分离,事实上,这种旋风分离器相当于将2个旋风子结合到了一起.从理论上讲,这种结构改进提高了颗粒物被收集的概率.Zhu型旋风分离器试验结果(气流流量范围为10~40 L/min,粒径范围为0.6~8.8μm颗粒物).与Stairmand高效旋风分离器进行了比较,改进后的旋风分离器,除尘效率得到提高,并且随气流流量的增大而增大;