球柱形旋风除尘器分离性能试验研究

摘要

针对传统柱锥形旋风除尘器对细颗粒分离效率低，能耗高的问题，本文提出了一种球柱形旋风除尘器，采用理论分析、数值模拟和试验研究相结合的方法，深入研究了其分离性能，以期达到减少能量损失和提高除尘效率的目的。
　　首先从颗粒受力情况入手，分析了球柱形旋风除尘器内颗粒的运动情况，发现颗粒径向方向速度减小，增加停留时间；轴向方向上速度增大，螺距增大，提高了颗粒进入排尘口的几率。同时在下球体中自由涡区域较大，减小了因气流尾部摆动造成的颗粒返混，有利于提高分离效率。
　　其次，采用Fluent软件对柱锥形和球柱形旋风除尘器进行数值模拟，结果表明：与柱锥形旋风除尘器相比，球柱形旋风除尘器的静压力较小，有利于减少能量损失；速度减小，增加停留时间，有利于颗粒分离。对于球柱形旋风分离器来说，进口速度增大，静压力和速度均增大，颗粒的运动过程变短，停留时间减小；柱段高度的增大，静压力和切向速度减小，颗粒的运动轨迹变长，但螺距在轴向方向上变小；排气管直径增大，静压力和切向速度先增大后减小，轴向速度显示回流和滞流现象变严重。另外，颗粒的运动轨迹表明，颗粒即使在同一位置处进入，其运动轨迹也不一样。小颗粒容易跟随气流从排气管排出；大颗粒因体积和重力较大，被捕集的几率较大。
　　最后进行除尘器性能试验，结果表明：在相同处理量工况下，与柱锥形旋风除尘器相比，球柱形旋风除尘器压降减小了505Pa，下降幅度为38.25%，总分离效率提高了3.47个百分点，粒径小于1μm的颗粒分离效率提高了1.14个百分点，提高了细颗粒的分离效率，说明球柱形旋风除尘器分离效果更好。随进口速度增大，分离效率和压降均增大；增大柱段高度，分离效率先增大后减小，压降逐渐减小；排气管直径增大，分离效率和压降逐渐减小，并分别拟合了压降与进口速度和排气管直径的关系式。试验结果与数值模拟吻合性较好。
　　通过研究球柱形旋风除尘器内部流场和颗粒运动规律，揭示固相颗粒分离机理，对开发高效节能的除尘设备具有重要的指导意义和工程应用价值。

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摘 要

ABSTRACT

目 录

Contents

1 绪 论

1.1 研究背景

1.2 研究目的与意义

1.3 国内外研究现状

1.4 主要研究内容

2 理论基础

2.1 球柱形旋风除尘器基本原理

2.2 球柱形旋风除尘器内颗粒运动分析

2.3 球柱形旋风除尘器性能评价指标

2.4 本章小结

3 球柱形旋风除尘器数值模拟

3.1 数值模拟理论基础

3.2 三维建模及网格划分

3.3 边界条件及模型设置

3.4 模拟结果与分析

3.5 本章小结

4 球柱形旋风除尘器性能试验研究

4.1 总体试验设计

4.2 对比试验

4.3 单因素试验

4.4 本章小结

5 结论与展望

5.1 主要结论

5.2 工作展望

参考文献

致 谢

攻读硕士学位期间主要成果