徑向噴射規(guī)整旋流分離器的理論和實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、大氣污染的最重要影響因素就是總懸浮微粒物的污染，尤其是PM2.5顆粒的污染，它是造成霧霾現(xiàn)象和呼吸道疾病的根源。現(xiàn)有的調(diào)查表明，PM2.5的顆粒排放中，工業(yè)排放的比例達(dá)到60％?，F(xiàn)有的靜電除塵器或布袋除塵器可以分離氣體中的PM2.5顆粒，但存在成本太高或者二次污染等問題。傳統(tǒng)的旋風(fēng)除塵器雖然成本低，但對(duì)于PM2.5小粒徑顆粒物的分離效率太低。為了提高旋風(fēng)分離器對(duì)小粒徑顆粒的分離性能，劉根凡教授發(fā)明了一種徑向噴射規(guī)整旋流分離器，利用離心分

2、離的原理，可以分離1微米粒徑的顆粒。本文針對(duì)徑向噴射規(guī)整旋流分離器進(jìn)行理論和實(shí)驗(yàn)研究。
　　在分離效率的理論研究部分，基于連續(xù)性方程計(jì)算了徑向噴射規(guī)整旋流分離器各分離空間的速度分布，基于顆粒的受力平衡方程推導(dǎo)了基于“停留時(shí)間”的顆粒臨界分離的切割粒徑計(jì)算公式，并根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果確定了分級(jí)分離效率的理論計(jì)算模型。討論了分級(jí)分離效率與幾何參數(shù)、體積流量的關(guān)系。
　　在壓力損失的理論研究部分，根據(jù)徑向噴射規(guī)整旋流分離器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和流場

3、特征，按壓力損失的形成原因分為局部阻力損失和沿程阻力損失兩大類，分三段獨(dú)立的流道分別分析其壓力損失。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果對(duì)各段的局部壓降阻力系數(shù)進(jìn)行確定，得到分段的壓降計(jì)算公式和得到總壓降計(jì)算公式。
　　在實(shí)驗(yàn)研究部分，根據(jù)前人的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)加工3種不同筒體直徑的樣機(jī)進(jìn)行了壓降和分離效率的測試?；谠囼?yàn)結(jié)果對(duì)入口形式進(jìn)行改進(jìn)，入口壓降減小了30%。改進(jìn)入口尺寸之后，對(duì)模型的筒體直徑進(jìn)行了1.2和0.8倍尺寸縮放，用滑石粉顆粒分別對(duì)樣機(jī)進(jìn)行了壓

4、降和分離效率測試。實(shí)驗(yàn)研究了一組體積流量和筒體直徑對(duì)各部分壓降影響，對(duì)比了壓降的理論計(jì)算結(jié)果和試驗(yàn)結(jié)果誤差。采用滑石粉顆粒對(duì)分離效率進(jìn)行了測試，通過稱重加入滑石粉的重量和逃逸滑石粉的重量，計(jì)算總分離效率；通過對(duì)加入滑石粉和布袋收集的逃逸的滑石粉的粒徑分析結(jié)果，計(jì)算切割粒徑和分離效率。從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，對(duì)不同幾何尺寸的分離器的分離效率存在一個(gè)體積流量的最佳值。
　　為了深入研究最佳體積流量的影響機(jī)理，采用F lue nt軟件對(duì)這種

5、新型結(jié)構(gòu)形式的流場進(jìn)行數(shù)值模擬研究。模擬結(jié)果驗(yàn)證了小顆粒分離效率高的原因是由于顆粒一進(jìn)入分離空間就獲得較大的徑向加速度，以較高的徑向速度向分離器壁面運(yùn)動(dòng)，同時(shí)向底部運(yùn)動(dòng)，有利于細(xì)小顆粒的收集，這是本結(jié)構(gòu)的突出優(yōu)點(diǎn)。體積流量對(duì)不同筒體直徑的分離器切向速度和軸向速度分布影響也不同，主要是由于不同幾何尺寸導(dǎo)致軸向速度分布變化，進(jìn)而引起切向速度分布和分離效率的變化。模擬結(jié)果表明：對(duì)于D=140mm筒體直徑，最佳體積流量在42m3/h，模擬結(jié)果與