带外加速段的卧式旋风分离器的实验及数值模拟

摘要

分离器是循环流化床锅炉的关键部件之一，其作用是将大量的高温未燃尽固体颗粒送回燃烧室进行循环燃烧，分离器是保证循环的心脏，也是不同锅炉生产厂家的核心竞争部分。带外加速段的卧式旋风分离器具有体积小、结构简单、造价低、分离效率高等优点，为了解其工作机理及性能，本文进行了实验及数值模拟的研究，并对其在工程中的应用进行了介绍。
　　首先，本文对旋风分离器的发展情况、性能评价指标和分离机理做了系统的回顾和总结，提出了带外加速段的卧式分离器的概念，并介绍了国内外学者利用Fluent软件对分离器模拟研究的研究成果。
　　其次，对循环流化床冷态实验台进行了改造和实验研究，讨论了带外加速段的卧式旋风分离器压力损失与入口流速的关系，计算出了分离器的阻力系数，研究了物料的筛分性质，并得出了床料的平均粒径为352μm、295μm和150μm时的分离效率均在99.5％以上，结果表明该分离器对细小颗粒具有较高的分离效率。
　　最后，本文应用Fluent软件，采用雷诺应力模型模拟气相流动，采用离散相模型模拟颗粒运动轨迹，给出了分离器内部的速度场、压力场和湍流分布，显示了粒径为1μm、5μm、10μm和30μm的颗粒的运动轨迹，分析了速度、排气管插入相对深度和排气管管径对分离性能的影响，为分离器的优化提供了理论依据。

目录

带外加速段的卧式旋风分离器的实验

Experiment and Numerical Simulation of Horizontal Cyclone Separator with Accelerating Section Outside

摘 要

Abstract

第1章绪论

1.1课题背景

1.2旋风分离器的发展及应用

1.3应用FLUENT对旋风分离器的研究现状分析

1.4本文的主要工作和研究内容

第2章实验装置及实验手段

2.1实验台概述

2.2对实验台的改造

2.3实验介质与设备

2.4实验流程

2.5实验步骤

2.6本章小结

第3章实验结果及分析

3.1物料的筛分特性

3.2阻力系数的计算

3.3床料粒径对分离效率的影响

3.4本章小结

第4章卧式旋风分离器的数值模拟及结果分析

4.1气固两相流数值模拟综述及模型选择

4.2模型建立及参数设置

4.3卧式旋风分离器速度分布研究

4.4卧式旋风分离器压力分布研究

4.5流场的湍流结构研究

4.6颗粒轨迹的跟踪

4.7加速段出口速度对分离器性能的影响

4.8排气管相对插入深度对分离器性能的影响

4.9排气管管径对分离器性能的影响

4.10带外加速段的卧式旋风分离器的实际应用

4.11本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

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致谢