旋风分离器计算结果

1旋风除尘器性能的模拟计算一、下图为旋风除尘器几何形状及尺寸，如图1所示，图中D、L及入口截面的长宽比在数值模拟中将进行变化与调整，其余参数保持不变。图1旋风分离器几何形状及尺寸（正视图）2旋风分离器的空间视图如图2所示。图2旋风分离器空间视图二、旋风分离器数值仿真中的网格划分仿真计算时，首先对旋风除尘器进行网格划分处理，计算网格采用非结构化正交网格，如图3所示。图3数值仿真时旋风分离器的网格划分（空间）3图4为从空间不同角度所观测到的旋风分离器空间网格。图4旋风分离器空间网格空间视图本数值仿真生成的非结构化空间网格数大约为125万，当几何尺寸（如D、L及长宽比）改变时，网格数会略有变化。三、对旋风分离器的数值模拟仿真采用混合模型，应用Eulerian（欧拉）模型，欧拉方法，对每种工况条件下进行旋风分离器流场与浓度场的计算，计算残差10-5，每种工况迭代约50000步，采用惠普工作站计算，CPU耗时约12h。以下是计算结果的后处理显示结果。由于计算算例较多，此处仅列出了两种工况条件下的计算后处理结果。图5是L=1.3m，D=1.05m入口长宽比1:3，入口速度10m/s时，在y=0截面（旋风分离器中心截面）上粒径为88微米烟尘的体积百分数含量分布图。可以明显看出由于旋风除尘器的离心作用，灰尘被甩到外壁附近，而在靠近中心排烟筒下方筒壁四周，烟尘的体积浓度最大。4粒径88微米烟尘的空间浓度分布(空间)粒径88微米烟尘的浓度分布(旋风分离器中心截面)5粒径200微米烟尘的空间浓度分布(空间)粒径200微米烟尘的浓度分布(旋风分离器中心截面)图5L=1.3m、D=1.05m、长宽比1:3，入口速度10m/s时烟尘空间分布6粒径88微米烟尘的空间浓度分布(空间)粒径88微米烟尘的浓度分布(旋风分离器中心截面)7粒径200微米烟尘的空间浓度分布(空间)粒径200微米烟尘的浓度分布(旋风分离器中心截面)图6L=2.3m、D=1.5m、长宽比1:1，入口速度15m/s时烟尘空间分布8四、计算结果计算中，首先确定几何尺寸L，按照给定的两种烟尘颗粒，分别对L=2.3m、L=1.8m、L=1.3m、L=0.8m四种情况进行对比计算，对比计算结果为L=2.3m、L=1.3m时除尘效率较高。随后的计算将采用此两种尺寸继续进行。a)采用L=2.3m，分别计算入口速度V=15m/s、V=14m/s、V=13m/s、V=12m/s、V=11m/s五种情况，经比较V=15m/s除尘效率最高。b)当旋风分离器进口速度为V=15m/s，改变旋风分离除尘器的出口直径D，进行对比计算。旋风分离器直径分别为D=1.05m、D=1.2m、D=1.35m、D=1.5m，经比较计算D=1.05m时，旋风分离器分离效果最佳。c)当旋风分离器进口速度V=15m/s、D=1.05m时，改变旋风除尘器入口宽高比例进行对比计算，所选用的三个比例为1：3，3：1和1：1。选择宽高比例时，满足入口截面积不变。经对比计算，当宽高比为1：3时旋风分离器分离效果最佳。这表明竖高型旋风分离器入口有利于旋风分离器的除尘。通过旋风除尘器的分离效率对比计算，可以清楚的看到，对于L=2.3m、L1.3m、出口直径D=1.05m、入口宽：高为1：3、入口速度为V=15m/s，更有利于烟气除尘，详细计算结果如附表所示。9旋风除尘器性能对照表尺寸速度d_200入口d_200出口d_200效率d_88入口d_88出口d_88效率附加说明选速度经过对比L2.3、L1.8、L1.3、L0.8的计算结果，L2.3和L1.3效果较好，故以下就此两种尺寸展开计算L2.3_D1.35_1:111.00.011.79E-0599.82%0.012.88E-0371.17%12.00.011.90E-0599.81%0.012.68E-0373.17%13.00.011.77E-0599.82%0.012.47E-0375.31%14.00.011.95E-0599.81%0.012.33E-0376.71%15.00.011.98E-0599.80%0.010.002182778.17%优根据上面模拟仿真结果速度为15m/s效率最高，故下面计算采用此速度进行对比计算选直径L1.3_D1.05_1:115.00.018.95E-0799.99%0.010.001410485.90%优L1.3_D1.2_1:115.00.013.16E-07100.00%0.011.60E-0383.99%L1.3_D1.35_1:115.00.013.64E-0699.96%0.010.002474875.25%L1.3_D1.5_1:115.00.015.19E-0599.48%0.010.003795462.05%L2.3_D1.05_1:115.00.016.32E-08100.00%0.010.001083489.17%优L2.3_D1.2_1:115.00.012.92E-07100.00%0.010.0014785.30%L2.3_D1.35_1:115.00.015.03E-0699.95%0.010.002425875.74%L2.3_D1.5_1:115.00.010.001999780.00%0.010.006944330.56%根据上面模拟仿真结果出口直径D为1.05m除尘效率最高，故下面计算采用此直径进行对比计算选入口比例L2.3_D1.05_1:315.00.011.87E-09100.00%0.010.000598494.02%优L2.3_D1.05_3:115.00.011.07E-0699.99%0.010.00149185.09%L2.3_D1.05_1:115.00.016.32E-08100.00%0.010.001083489.17%L1.3_D1.05_1:315.00.017.63E-10100.00%0.010.000351796.48%优L1.3_D1.05_3:115.00.011.30E-07100.00%0.010.000685593.15%L1.3_D1.05_1:115.00.018.95E-0799.99%0.010.001410485.90%10五、旋风分离器内部空气流动迹线图如下图所示。11尺寸速度d_200入口d_200出口d_200效率d_88入口d_88出口d_88效率附加说明选速度经过对比L2.3、L1.8、L1.3、L0.8的计算结果，L2.3和L1.3效果较好，故以下就此两种尺寸展开计算L2.3_D1.35_1:111.00.011.79E-0599.82%0.012.88E-0371.17%12.00.011.90E-0599.81%0.012.68E-0373.17%13.00.011.77E-0599.82%0.012.47E-0375.31%14.00.011.95E-0599.81%0.012.33E-0376.71%15.00.011.98E-0599.80%0.010.002182778.17%优根据上面模拟仿真结果速度为15m/s效率最高，故下面计算采用此速度进行对比计算选直径L1.3_D1.05_1:115.00.018.95E-0799.99%0.010.001410485.90%优L1.3_D1.2_1:115.00.013.16E-07100.00%0.011.60E-0383.99%L1.3_D1.35_1:115.00.013.64E-0699.96%0.010.002474875.25%L1.3_D1.5_1:115.00.015.19E-0599.48%0.010.003795462.05%L2.3_D1.05_1:115.00.016.32E-08100.00%0.010.001083489.17%优L2.3_D1.2_1:115.00.012.92E-07100.00%0.010.0014785.30%L2.3_D1.35_1:115.00.015.03E-0699.95%0.010.002425875.74%L2.3_D1.5_1:115.00.010.001999780.00%0.010.006944330.56%根据上面模拟仿真结果出口直径D为1.05m除尘效率最高，故下面计算采用此直径进行对比计算选入口比例L2.3_D1.05_1:315.00.011.87E-09100.00%0.010.000598494.02%优L2.3_D1.05_3:115.00.011.07E-0699.99%0.010.00149185.09%L2.3_D1.05_1:115.00.016.32E-08100.00%0.010.001083489.17%L1.3_D1.05_1:315.00.017.63E-10100.00%0.010.000351796.48%优L1.3_D1.05_3:115.00.011.30E-07100.00%0.010.000685593.15%L1.3_D1.05_1:115.00.018.95E-0799.99%0.010.001410485.90%