轴向型粗粉分离器的数值模拟及改进

摘要

作为火力发电厂中间储仓式制粉系统中的重要设备-粗粉分离器，其结构设计以及分离性能的优劣，对磨煤机的寿命、电耗以及炉内燃烧等有重大影响，因此，粗粉分离器的工作性能直接影响到发电厂的运行安全性和经济性。一个性能理想的粗粉分离器一方面要把合格煤粉随气流输出，另一方面要把大于规定粒度级的过粗煤粉分离出来，返回磨煤机重磨，而不随合格煤粉进入炉膛，以免影响锅炉燃烧稳定性和燃烧效率。 本文对轴向型粗粉分离器内部的气固两相流进行了数值模拟，气相流场采用标准的κ-ε模型，求解方程使用SIMPLE算法；将固相作为离散相体系，采用离散相模型(DPM)的非耦合法追踪颗粒的运动轨迹。 通过对原模型的模拟和分析，发现其挡板下部空间内气流流速较高，颗粒的一次重力分离效果较差。为此，本文对原模型提出了改进措施(即：缩小或取消内锥体下部)，并对改进后的模型进行了数值模拟。根据模拟结果可知，分离器结构改进后，其下部有效容积增大，从而降低了分离器下部气流的上升流速，增加了分离器下部一次重力分离效果，提高了分离效率；同时减小了气流对简体的磨损，降低了分离器内气流的流通阻力。

目录

文摘

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第1章 绪论

1.1课题的背景及意义

1.2粗粉分离器相关问题的研究现状

1.3数值模拟气固两相流概述

1.4本文主要研究内容

第2章 基本方程与数值方法

2.1前言

2.2气相流动的数学模型

2.2.1基本假设

2.2.2气相控制方程

2.3控制方程的离散化

2.3.1通用形式的基本方程

2.3.2方程的离散

2.3.3对流—扩散方程的差分格式

2.3.4动量方程的离散

2.3.5方程的求解

2.4本章小结

第3章 轴向型粗粉分离器内气固两相流的数值模拟

3.1前言

3.2气相流场三维模拟计算

3.2.1物理模型

3.2.2网格划分

3.2.3边界条件

3.2.4计算结果及分析

3.3固相场的数值模拟

3.3.1基本假设

3.3.2固相运动方程

3.3.3边界条件

3.3.4计算结果及分析

3.4本章小结

第4章 轴向型粗粉分离器的改进设计及模拟

4.1前言

4.2改进后的粗粉分离器物理模型

4.3改进前、后粗粉分离器的性能比较

4.3.1气相场模拟结果比较

4.3.2固相场模拟结果比较

4.4本章小结

结论

致谢

参考文献