旋风分离器粒级效率计算方法

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1、U2旋风分离器粒级效率计算方法原作者:罗晓兰　副教授建义　时铭显  出处:　【论文摘要】在相似与模化理论指导下，将影响旋风分离性能的各个参数用无因次准数或量纲为1的数表示，形成一种新的旋风分离器粒级效率计算方法。此方法与现有粒级效率计算公式相比，具有包含参数全和计算精度高等特点。　　分类号　TQ051.802TheparticalefficiencycalculationofcycloneseparatorsLecturer　LuoXiaolan　　Associate　Professor　ChenJianyi　　Professor　ShiMingxian(TheUni

2、versityofPetroleum,China,Dongying257062)　　Abstract　Basedontheprincipleofsimilitudeandmoulding,theperformanceofcycloneseparatorswasanalyzedandresultedinaseriesofdimensionlesscriteria.Thecalculatingexpressionsofparticaleefficienciesofcycloneseparatorswereobtained.Theseexpressionsarehigher

3、inaccuracyandwiderinapplicationthantheothers.　　Keywords:cycloneseparator,particalefficiency,dimensionlesscriteria　　现有旋风分离器粒级效率计算方法，由于对分离器内气固两相运动所做的简化假设各有缺陷，且包含的参数不齐全，因此，它们的计算结果有较大的差别，难以适应众多类型旋风分离器的设计计算，尤其不适用于石油大学新开发的高效PV型旋风分离器的设计和计算。　　笔者运用相似与模化理论，在变化入口含尘浓度及结构参数对分离性能影响试验研究的基础上［1～3］，综合考虑对

4、旋风分离器性能产生影响的各类参数，克服以往理论模型的缺点，提出了一套包含入口含尘浓度、主要结构参数及各类不同粉尘在内的较为完善的粒级效率计算公式，以满足工业应用的需要。1　相似分析　　分离器内的运动是复杂气固两相三维湍流运动，但其平均运动规律仍可用以下的微分方程来描述。笔者只研究稳态情况，且不考虑气固微团的能量传递，因而有：　　气相方程(1)　　固相方程(2)　　通过对式(1)和式(2)运用相似理论的因次分析，可得下列几个无因次准数：stk=　　stk数是表示颗粒运动的主要准数，对颗粒分离有主要影响，因而其中的特征要用对气固分离过程有较大影响的参数。可以取u=vi，u

5、t=D，则stk=ρpδ2vi/(18μD)。式中ρp为颗粒密度；vi为入口气速；D为分离器直径。　　Fr数为表达从排尘口返混上来的颗粒在分离空间内的二次分离的影响因素。所以可以取：　l=Hs，　v=KAvi,=Hs/D,则Fr=其中KA为分离器入口截面比，KA＝(π/4)D2/(ab)；Hs为分离空间高度。　　分离器内的流场是强旋湍流场，细小颗粒的分离过程受湍流度的影响很大。从以往流场的测定及分析知道［4］：湍流粘度、器内湍流度及其分布都是Re准数的函数。因此，Re准数应包含在准则关系式中。可取v=ve=vi／(KA2)，l=dr。=dr/D，则Re=ρgviD/(

6、μKA)。其中dr为分离器芯管下口直径，ρg为气体密度。Eu数只与压降有关，所以不必在准则关系中体现出来。　　由相似理论可知，为保证气固两相流动相似，还必须保证以下各单值性条件相似：①几何条件　旋风分离器以直径D为基准，各部分尺寸可以表示为量纲为1的数，如KA=πD2/(4ab)，=dr/D。②物理条件　由于采用同种气体和粉尘，所以物性参数ρg、ρp及μ不必单列出来予以考虑。至于颗粒粒度分布对分离性能的影响，用Dd=δ/δm、DT=δm/D来表示。入口含尘浓度Ci反映着固气比的大小，对分离性能有很大影响，为了用无因次准数表示，引入CI＝Ci/Cio这一无因次量。③边

7、界条件　只要进口管道有一定的长度，使颗粒在进入分离器前得到充分加速，则进口处颗粒占气体速度比值不变的条件自然满足。④初始条件　在试验室条件下，颗粒进入旋风分离器时已完全跟随气流运动，因而在保证边界条件相似前提下，颗粒运动方程中的初始条件也是相似的。　　通过以上分析，可归纳出7个相似准数，即：stk、Re、Fr、Dd、　DT、CI和。2　粒级效率相似准数关联计算法2.1　基本思想　　由相似分析可知，旋风分离器性能可表示成7个相似准数的函数。根据相似理论，要使试验模型与工业原型的分离性能相同，必须使上述相似准数一一相等。但是，这在实际上是不能做到的，至多