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旋风分离器计算程序

旋风分离
备注
6A.1示例中的计算值,HOFFMAN等2001年的实验数据,使用时将此 SHEET整体COPY成一个副本,进行计算
尺寸参数
(m)
计算结果
50切割粒径
8.07
微米
D
外径
D
0.075
总效率
26%
内径
Dx
0.030
粒径
效率进口组成
出口
放料口直径
Dd
0.060
微米
eff
%
1
0%
13.50%
Vin Theta
Co alpha Rm Vzw
Ar Vow Vocs Vom ReR Vx
53.333 m/s 0.533333333 -
0.004 0.576 0.024 m 13.588 m/s 0.029 m^2 67.86 m/s 18.53 m/s 35.46 m/s 5695.8 56.62 m/s
Din50 D50 CC0>0=L0. C0<10.1
8.000 MU 8.07 mu
0.00578 kg/kg 0.01541 kg/kg 0.00578 kg/kg
迭代计算程序相对粗糙度插值得桶体摩擦系数预计总效率升气管弗劳德数总摩擦系数
Ks/R fair eff Frx f
内旋涡旋转速度计算值 #NAME? #NAME?
0.000
b
进料口宽度
b
0.020
2
0%
16.50%
0.000
进料口高度
a
0.038
3
1%
14.00%
0.001
4
3%
9.00%

斜切双进口旋风分离器流场及分离效率的数值模拟

降的主要因素，相同处理量下，在当双进口型式的进口气速比较低时，并不能提高分离效率，只有当气速高于１．ｓ后，率才明显高于单进口型５６ｍ／效式的旋风分离器ｌ】。ＢｒｒｏＳｇ、斌［］黄ｅｍａｄｌ赵］ ¨、星玮ｌｌ出将旋风分离器进口进行一定的倾斜，提
Ａｂｓｒｃ：ＡｗｙｐｆｃｌｅｗｉｈｏｂｉｅｔｎｇｎｔａｕｂｅｉｅｓｗａｒｐｅａｄＲＳＭｏｄｔａｔｎｅｔｅｏｙｃｏｎｔｌｑｕａｅｉｌｄｏｌｎｌｔｓｐｏｏｓｄ。ｎＭ —
改进进口结构型式。沈恒根ｌ、永发ｌ、贤】刁］２宋］良ｌ研究了轴对称双进口回转通道的进口型式对３旋风分离器流场和分离效率的影响。吴小林研
流和改善上灰环＿１。根据以上文献，课题提出本
效率１模拟用旋风分离器模型尺寸及网格划分．Ｆｕｎ软件给出的旋风分离器模型（ｌｅｔ单进口）与常用的旋风分离器结构相似，其数值模拟结果与且
文献中的实验结果吻合较好，明该模型是可靠说的，因此以该模型作为比较参考ｎ。选择２５℃ 空
模型相对太小，体直径只有２筒４ｍｍ，口气速进
气为气相介质，单进口型式气速为２ｓ双进口０ｍ／，的尺寸同单进口一样，口面积增加ｌ倍，口气进进速减小５，双进口型式气速为１ｓ倾斜角０则０ｍ／，

旋风分离器气固两相流数值模拟及性能分析共3篇

旋风分离器气固两相流数值模拟及性能分析共3篇旋风分离器气固两相流数值模拟及性能分析1旋风分离器气固两相流数值模拟及性能分析旋风分离器是一种广泛应用于化工、环保、电力等领域的气固分离设备，其利用离心力将气固两相流中的颗粒物分离出来，一般被用作除尘和粉尘回收设备。

本文将介绍旋风分离器的气固两相流数值模拟及性能分析。

气固两相流是指气体与固体颗粒混合物流动的状态。

旋风分离器中的气固两相流在进入设备后，经过导流装置后便会进入旋风筒，此时气固两相流呈螺旋上升流动状态，颗粒物受到离心力的作用被抛向旋风筒壁，而气体则从旋风筒顶部中心脱离，从出口排放。

因此，旋风分离器气固两相流的流体物理特性显得尤为重要。

本文采用计算流体力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）方法对旋风分离器气固两相流进行数值模拟。

对于气体流动部分，采用了二维轴对称的控制方程式，包括连续性方程、动量方程和能量方程，而对于颗粒物流动部分，采用了颗粒物轨迹模型（Particle Tracking Model，PTM）。

在数值模拟过程中，采用了FLUENT软件进行求解，其中的数值算法采用双重电子数法（Electron Electrostatic Force Field，E3F2）。

数值模拟结果显示，在旋风分离器中，气体的流速主要集中在筒壁附近，而在离筒中心较远的地方，则流速较慢，颗粒物则以螺旋线的方式向旋风筒壁移动，并沿着筒壁向下运动。

颗粒物在旋风筒中受到离心力的作用后，其分布状态将随着离心力的变化而变化，最终沉积在筒壁处。

数值模拟结果还表明，旋风分离器的分离效率随着旋风筒直径的增加而增加。

为了验证数值模拟结果的可信度，实验室制作了一个小型旋风分离器进行了实验研究。

实验结果表明，数值模拟与实验结果相比较为一致，通过数值模拟可以较好地描述旋风分离器中气固两相流动的情况并用于性能预测。

综合来看，数值模拟是一种较为有效的旋风分离器气固两相流性能分析方法，可以较好地预测旋风分离器的分离效率和颗粒物的分布状态，为旋风分离器的设计和优化提供了有力支持综上所述，本文利用数值模拟方法和实验研究相结合的方式，对旋风分离器的气固两相流动性能进行了分析。

旋风分离器计算程序--Muschelknautz模型方法

25.000 MU 5.057 mu
0.00543 kg/kg 0.00543 kg/kg 0.00523 kg/kg
迭代计算程序 ReR初值相对粗糙度查表得桶体摩擦系统预计总效率升气管弗劳德数总摩擦系数内旋涡旋转速度计算值
ReR0 Ks/R
fair eff Frx f
V0cs
压降计算分离器中损失旋转涡核与升气管损失加速压力损失总压力损失
Vin Theta
Co alpha Rm Vzw
Ar Vow Vocs Vom ReR Vx
Din50 D50 CC0>0=L0. C0<10.1
24.482 m/s 0.3 -
0.160 0.741 0.150 m 3.105 m/s 2.506 m^2 14.000 m/s 18.000 m/s 15.875 m/s 3570.324 17.038 m/s
Rho_p
1800 kg/m^3
90 100%
0.37%
0.004
堆积密度度
Rho_b
900 kg/m^3
100 100%
0.09%
0.001
>100
0
-
1.00
0.92
Muschelknautz Modeld Rin
入口速度 T因子颗粒/气体 (m/m) 入口收缩系数几何平均半径器壁表面轴向速度摩擦阻力总面积器壁表面切向速度内旋涡旋转速度气体平均旋转速度旋风分离器ReR 升气管中气流速度分离效率进口中位径切割粒径极限浓度
40 100%
14.65%
0.147
操作参数
50 100%
8.24%
0.082

基于DPM模型的旋风分离器内颗粒浓度场模拟分析

基于DPM模型的旋风分离器内颗粒浓度场模拟分析高助威;王娟;王江云;冯留海;毛羽;魏耀东【摘要】To study the distribution of the particle concentration in cyclone,the RSM model and the particle stochastic trajectory model were used to simulate the gas-solid flow of the cyclone.The top ash ring and erosion of the wall were analyzed from particle concentration distribution and residence time.The results showed that the concentration of particles in the wall were distributed in a spiral gray band,and the width and pitch of the gray bands were different.Along radial direction,the particle concentration near the wall was high while other regions were low.Along axial direction,the particle concentration was larger in the bottom of the separation space,and the width of the spiral gray band increased but the pitch decreased.There was top ash ring under the roof of annular space,where a lot of particles gathered.The top ash ring was unevenly distributed,with obvious non-axisymmetric characteristics.Furthermore,the top ash ring had a certain periodicity shedding phenomenon.The performance would not only cause the escape of particles and reduce the separation efficiency of cyclone,but also cause erosion wear of the wall.In severe cases,the wall of the cyclone separator would be worn out,causing the equipment to failure.%为了研究旋风分离器内部颗粒浓度场的分布规律,采用RSM模型和颗粒随机轨道模型,对旋风分离器进行气-固两相流动数值模拟,并从浓度分布和停留时间两方面对顶灰环及壁面磨损现象进行分析.结果表明,壁面处的颗粒浓度呈螺旋状灰带分布,灰带的宽度和螺距不同;从径向看,除壁面附近浓度较高外,其他部位浓度较低;从轴向上看,在分离空间下部,螺旋灰带的宽度加大,螺距减小,颗粒浓度增大.在环形空间顶板下方有大量颗粒聚集,存在顶灰环现象,而且顶灰环分布不均匀,具有一定的准周期脱落特性.这不仅造成颗粒的逃逸,降低旋风分离器的分离性能,而且也会对壁面造成冲蚀磨损,严重时能够使分离壁面磨穿,造成设备失效.【期刊名称】《石油学报（石油加工）》【年(卷),期】2018(034)003【总页数】8页(P507-514)【关键词】旋风分离器;数值模拟;DPM;颗粒浓度;顶灰环;壁面磨损【作者】高助威;王娟;王江云;冯留海;毛羽;魏耀东【作者单位】中国石油大学重质油国家重点实验室,北京102249;过程流体过滤与分离技术北京市重点实验室,北京102249;中国石油大学重质油国家重点实验室,北京102249;过程流体过滤与分离技术北京市重点实验室,北京102249;中国石油大学重质油国家重点实验室,北京102249;过程流体过滤与分离技术北京市重点实验室,北京102249;北京低碳清洁能源研究院,北京102209;中国石油大学重质油国家重点实验室,北京102249;中国石油大学重质油国家重点实验室,北京102249;过程流体过滤与分离技术北京市重点实验室,北京102249【正文语种】中文【中图分类】TQ051.8旋风分离器是气-固分离过程的重要设备，因其结构简单，处理量大，维修方便等优点，在工业除尘、石油化工、煤炭发电等领域应用广泛[1]。

旋风分离器实验报告

旋风分离器实验报告旋风分离器实验报告引言旋风分离器是一种常见的气固分离设备，广泛应用于工业生产和环境保护等领域。

本实验旨在通过搭建一个简单的旋风分离器模型，探究其工作原理和分离效果，并对实验结果进行分析和讨论。

实验设备和方法实验所需设备包括：一个透明的圆柱形容器、一台风扇、一根长管子、一小段细管、一些颗粒物料（如面粉或砂子）等。

实验步骤如下：1. 将风扇固定在透明容器的一侧，使其能够产生强风。

2. 在透明容器的另一侧顶部附近，固定一根长管子，使其与容器呈一定角度。

3. 在长管子的下方接入一小段细管，细管的一端放置在容器内。

4. 将颗粒物料均匀地撒在容器内。

实验结果当风扇启动时，强风会从容器一侧进入，通过长管子进一步加速。

在进入容器后，风流会在容器内形成一个旋涡，将颗粒物料带到容器的底部。

在旋涡的作用下，颗粒物料会被分离出来，较重的颗粒会沉积在容器底部，而较轻的颗粒则会被带到细管中，并通过细管排出。

实验分析与讨论旋风分离器的工作原理是基于气体流体力学的原理，即利用气流的旋转运动和离心力的作用，将固体颗粒从气流中分离出来。

实验中，风扇产生的强风使气流在容器内形成旋涡，旋涡的中心压力较低，导致颗粒物料向中心聚集。

由于颗粒物料的质量不同，沉积速度也不同，较重的颗粒沉积在容器底部，而较轻的颗粒则随气流被带到细管中。

旋风分离器的分离效果受到多种因素的影响，包括气流速度、颗粒物料大小和密度等。

实验中，我们可以通过调节风扇的转速来改变气流速度，进而观察颗粒物料的分离情况。

较高的气流速度可以提高分离效果，但同时也增加了能耗。

颗粒物料的大小和密度也会影响分离效果，较大和较重的颗粒更容易被分离出来。

旋风分离器在工业生产中有着广泛的应用。

例如，在粉尘处理中，旋风分离器可以将工业废气中的颗粒物料分离出来，净化废气。

在粉体物料的输送和储存过程中，旋风分离器可以将物料中的杂质分离出来，提高产品的质量。

此外，旋风分离器还可以用于颗粒物料的分类和回收利用等方面。

旋风分离器计算结果

旋风分离器计算结果标准化工作室编码[XX968T-XX89628-XJ668-XT689N]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）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）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。

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)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5 L=1.3m、D=1.05m、长宽比1:3，入口速度10m/s时烟尘空间分布粒径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)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6 L=2.3m、D=1.5m、长宽比1:1，入口速度15m/s时烟尘空间分布四、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。

基于CFD-DPM的旋风分离器结构设计优化

中国粉体技术CHINA POWDER SCIENCE AND TECHNOLOGY第27卷第2期2021年3月Vol. 27 No. 2Mar. 2021文章编号：1008-5548 (2021 )02-0063-11 doi ：10.13732/j.issn.l008-5548.2021.02.009基于CFD-DPM 的旋风分离器结构设计优化彭丽，柳冠青，董方，石战胜(华电电力科学研究院有限公司多相流分离技术研究及应用中心，浙江杭州310030)摘要：采用计算流体力学离散颗粒模型(CFD-DPM),结合响应曲面法，通过系列正交实验，对旋风分离器结构进行优化设计；考察旋风分离器的7个结构参数以及参数间的交互作用对其性能的影响。

结果表明：对压降和分离效率影响最显著的结构参数为排气管直径，然后分别是入口高度、入口宽度、旋风分离器长度、排气管插入深度；入口尺寸与排气管直径对压降的影响存在很强的交互作用；旋风分离器长度与排气管插入深度、入口宽度与排气管直径、入口宽度与旋风分离器长度及排气管直径与旋风分离器长度对分离效率的影响存在较强的交互作用，其余因素影响不显著；通过对各结构参数的响应面进行优化，获得该旋风分离器在最小压降和最大分离效率时对应的几何结构参数。

关键词：旋风分离器；响应曲面法；计算流体力学；两相流；模型优化中图分类号:TH31 文献标志码:AStructure optimization and design of cyclone separatorbased on CFD-DPMPENG Li , LIU Guanqing , DONG Fang , SHI Zhansheng(Research and Application Center of Multiphase Flow Separation Technology , Huadian Electric Power Research Institute Co., Ltd., Hangzhou 310030, China)Abstract : A series of orthographic experiments were designed to optimize and design the cyclone separator geometry by adoptingthe CFD-DPM (computational fluid dynamics-discrete particle model ) and the response surface method. The effect of sevencyclone geometrical parameters and their interactions on the performance were investigated. The results show that the most signifi cant geometrical parameter is the vortex finder diameter. Other factors of the inlet width , inlet height , total cyclone height , and vortex finder length have significant effects on the cyclone performance. In addition , there are strong interactions between theeffect of the inlet dimensions and the vortex finder diameter on the pressure drop. There are strong interactions between the effectof the vortex finder length and total cyclone height , inlet width and vortex finder diameter , inlet width and total cyclone height ,vortex finder diameter and total cyclone height on the separation efficiency. Finally, a new set of geometrical ratios are obtained toachieve minimum pressure drop maximum separation efficiency by optimization of the response surface of each index.Keywords : cyclone separator ； response surface method ； computational fluid dynamics ； two-phase flow ； model optimization旋风分离器是一种极其重要的颗粒分离设备，在火力发电、石油、化工、水泥、钢铁、冶金等工业领域应用广泛。

旋风筒的分级分离效率与其入口风速的关系

RELATION BETWEEN FRACTIONAL COLLECTION EFFICIENCY AND INLET VELOCITY OF CYCLONE
Lu Lei Kao Hongtao Bai Chonggong Lü Hong (College of Materials Science and Engineering, Nanjing University of Chemical Technology)
3 结论
(1) 在颗粒粒径较小时，旋风筒分级分离效率随着入口风速的增大而增大. 当颗粒粒径达到一定值时，分级分离效率达到100%. 因此，当要分离的物料颗粒粒径较小时，入口风速宜选用较大值；而当要分离的物料颗粒粒径较大时，入口风速可采用较小值. 对于本实验所使用的该类旋风筒，可归纳出其分级分离效率与颗粒粒径之间的关系式为：ηi=1-exp(-kdcp)，其中：k=6.776×10-2.ui1.064，c=20.431.ui-1.616 式中ui为旋风筒的进口风速(m/s)，dp为颗粒粒径(μm). (2) 在入口风速小于18 m/s内，切割粒径随着入口风速的增大而急剧下降，这说明在这个风速范围内，增大入口风速可明显提高旋风筒的分离效率；在入口风速介于18 m/s与22 m/s之间时，切割粒径缓慢降低；而当入口风速大于22 m/s后，入口风速对切割粒径的影响已经非常小了，所以一般情况下入口风速不宜高于22 m/s. (3) 对于新干法水泥窑的旋风预热器系统，由于从下往上各级旋风筒所处理的粉料逐步变细，而目前对各级旋风筒的性能匹配仅局限于考虑总分离效率上，没有考虑到其分级分离效率，因而不能全面体现各级旋风筒的分离性能.
Size
0.0 1.0 2.0 4.0 10 15 20 30 40 50 60 70 80

Aspen的介绍与旋风分离器的模拟演示课件

12
模拟旋风分离器具体思路
2、将手算的结果作为条件输入Aspen PLUS 中的旋风分离器，并计算出结果
Aspen计算的结果是手算结果的进一步计算，计算出手算不能完成的部分，而且计算更为精准。
13
模拟旋风分离器具体思路
3、将手算的结果作为条件建立旋风分离器在fluent软件中的模型，进一步计算。
Aspen的介绍与旋风分离器的模拟
1
化工模拟
工具栏
流程绘制区
混合与分离闪蒸
换热设备
精馏反应器
Aspen plus 主界面，可以看到工具栏、流程绘制区、模型库，从模型库选择模型在流程绘制区进行流程搭建
5
09.10.2020
2
2
211高校志比昆仑学竞江河
Aspen plus 应用实例：
C6H6+C3H6=C9H12。丙烯转化率为
90%，冷凝器温度130F,压降0.1psi。分离
器压力为1atm，热负荷为0。
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3
3
211高校志比昆仑学竞江河
建立流程
闪蒸分离器
反应器
换热器
从模型库选择模型在流程绘制区进行流程搭建上面搭建的流程
09.10.2020
4
4
211高校志比昆仑学竞江河
09.10.2020
8
211高校志比昆仑学竞江河
软件计算露点泡点的优势：通过手工计算多组分混合物的露点泡点，计算量极大，迭代次数多，易出错，精度低。Aspen 有权威基础物性数据库降，不同的热力学方程，用它计算降低手算计算量，提高计算准确率和效率，这是手算根本无法达到。
9
设定输出露点泡点过程

入口颗粒浓度对旋风分离器压力降影响的实验分析

入口颗粒浓度对旋风分离器压力降影响的实验分析李晓曼;宋健斐;魏志刚;孙国刚;魏耀东【摘要】T he feed concentration is the main parameters influencing the performance of cyclone . With the feed mass concentration range of 5 -550 g/m3 ,the experiments were conducted in the cyclone with a volute inlet for measuring pressure drop .The experimental results showed that the pressure drop decreased as feed concentration increasing , especially , at the beginning of experiment .In addition to the expansion loss at the cyclone inlet , the pressure drop is mainly composed of two parts ,the friction loss of gas‐solid surface in the separation zone depending on tangential velocity ,surface area and friction coefficient ,and the dynamic dissipation loss in the vortex finder determined by tangential velocities and mean axial velocity in the vortex finder .With the increase of feed concentration , the tangential velocities were reduced due to friction loss , resulting in the pressure going up in the vortex finder ,w hich may be the reason that the pressure drop was reduced . The change of pressure drop in cyclone separator led to the inlet flow rate varying ,as a consequence of which ,the inlet flow rate increased significantly with an increase of feed concentration .Finally ,a formula for calculating pressure drop of cyclone was developed based on the Muschelknautz model ,considering the particle effects on the tangential velocity ,which is suitable for predicting pressure drop under the condition of high feed concentration .%旋风分离器的入口气流颗粒浓度对旋风分离器的压力降有重要影响。

新型旋流分离器的数值模拟研究

为了减少网格对模拟计算结果的影响，对网格无关性进行检验，划分了 4 种数量不同的单元网格：62 万、85 万、101 万、120 万，并对不同网格数量的初始模型进行数值模拟，所得阻力特性曲线如图 2。
1 新型旋流分离器
1.1 结构及分离原理新型轴向旋流分离器主要由进气管、集尘室、排
气管、中心轴、螺旋叶片（4 片）组成，具体几何结构和固定尺寸见图 1 及表 1。其分离原理同样利用固体颗粒物在圆管内受螺旋叶片的导向作用做离心力运动，从而达到气固分离，但与旋风分离器不同的是洁净后的气体与分离出来的固体颗粒物速度方向垂直，即互不影响，极大程度上能改善旋风分离器中固体颗粒物 “二次返流”现象。且集尘室端倾斜、光滑的内壁能加快分离后固体颗粒物的汇集。因此新型轴向旋流分离器无论是从结构上还是分离理论上均作了创新，以期其能达到低能耗及高分离效率要求。
湍流模型的选择参考文献 [17] 采用标准 K-着模型，SIMPLE 算法，结合二阶格式进行压力插值，离散相二阶迎风格式，提高计算精度。
图 1 新型分离器结构示意图
表 1 新型分离器结构参数
结构
字母
初步设计数值
进风管直径
D
中心轴轴径
H
螺旋叶片长度
L
螺旋叶片螺距
S
集尘室倾斜高度
T
螺旋叶片厚度
δ
集尘室下端长度
（b）t、s 对欧拉数 Eu 的影响
图 3 不同因数对欧拉数 Eu 的响应曲面
表 3 响应曲面优化设计回归方程方差分析
平方和
模型 73.38
A 64.52
B
1.3
C
0.78
AB 0.42
AC 0.11
BC 0.13

大气污染课后答案章

第六章除尘装置66.1 在298K 的空气中NaOH 飞沫用重力沉降室收集。

沉降至大小为宽914cm ，高457cm ，长1219cm 。

空气的体积流速为1.2m 3/s 。

计算能被100%捕集的最小雾滴直径。

假设雾滴的比重为1.21。

解：计算气流水平速度s m A Q v /1087.257.414.92.120-⨯=⨯==。

设粒子处于Stokes 区域，取s Pa ⋅⨯=-51082.1μ。

按《大气污染控制工程》P162（6－4）即为能被100%捕集的最小雾滴直径。

6.2 直径为1.09m μ的单分散相气溶胶通过一重力沉降室，该沉降室宽20cm ，长50cm ，共18层，层间距0.124cm ，气体流速是8.61L/min ，并观测到其操作效率为64.9%。

问需要设置多少层可能得到80%的操作效率。

解：按层流考虑，根据《大气污染控制工程》P163（6－5）2.229.64801812122121=⨯==⇒=ηηηηn n n n ，因此需要设置23层。

6.3 有一沉降室长7.0m ，高12m ，气速30cm/s ，空气温度300K ，尘粒密度2.5g/cm 3，空气粘度0.067kg/(kg.h)，求该沉降室能100%捕集的最小粒径。

解：m m m gL H v d p μμρμ10084104.8781.9105.2123.01086.118185350min<=⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯==--，符合层流区假设。

6.4 气溶胶含有粒径为0.63和0.83m μ的粒子（质量分数相等），以3.61L/min 的流量通过多层沉降室。

给出下列数据，运用斯托克斯定律和坎宁汉校正系数计算沉降效率。

L=50cm ，3/05.1cm g =ρ，W=20cm ，h=0.129cm ，)./(000182.0s cm g =μ，n=19层。

解：设空气温度为298K ，首先进行坎宁汉修正：s m M RTv /6.4661097.28142.3298314.8883=⨯⨯⨯⨯==-π，m v85106.66.466185.1499.01082.1499.0--⨯=⨯⨯⨯==ρμλ，21.063.0106.622=⨯⨯=-Kn 264.1]4.0257.1[21.0121.010.1=++=-eC 。

旋风分离效率

旋风分离效率技术要求1.本设备按JB/T4735-1997钢制焊接常压容器进行制造实验和验收；2.焊接采用手工电弧焊，不锈钢之间采用焊条A102，碳钢之间采用焊条J422，不锈钢碳钢之间采用焊条A302；3.焊接接头型式和尺寸按HG20583-1998钢制化学容器结构设计规定，选用时接接头为Du1，接管与壳体焊缝为G1，角焊缝的焊脚尺寸按较薄板厚度，法兰焊接接头按HG20605-97中的F1，件1、件7加强筋双向间断焊；4. 设备制造完毕，焊缝清除焊渣及飞溅物，内部焊缝用砂轮打磨光滑，设备整体试漏，或用煤油做渗透检测；5.不锈钢部分清除污垢油，做酸洗钝化处理，碳钢部分刷两道防锈漆；6.本设备加工两台，其中一台排风口为c另一台排风口为d，其他按本图；7.隔板（件12）位置按现场情况定，以利于施焊不妨碍法兰安装为准；8.垫片10参见件9密封面尺寸制作；9.集风帽（件7）排风口c侧不设加强筋；10.旋风分离器有c口没有d口，2#旋风分离器有d口没有c口。

临界粒径 Xc 是指理论上能完全分离的最小颗粒直径。

它是判定假设：1.气流以进口切向速度螺旋流动2.颗粒在分离器内作层流下的自由沉降；3.颗粒必须穿过整个气流宽度才能到达壁面。

离心沉降速度ρp>>ρg沉降时间令气流在分离器内的旋转圈数为N,则颗粒的停留时间为：1.原始物料的概率密度曲线;2.临界粒径为Xc的一级旋风分离后的残余物料的概率密度曲线；3.二级旋风分离后的残余物料的概率密度曲线；4.减小临界粒径后的一级旋风分离残余物料的概率密度曲线；旋风分离器的效率一级旋风分离器的残余量计算二级旋风分离器的残余量计算符号说明：Xc 临界粒径A 旋风筒外环面积D 旋风筒直径a 离心沉降速度系数ρp 介质密度μ空气黏度Rm 气流旋转的平均半径ψ(x) 概率密度函数附注：某批3型树脂的粒径分布计算结果：对于任何串联使用的两级旋风分离器，都可以找到一种新的分离器与原两级分离器等效。

双循环旋风分离器阻力性能的实验研究(终稿)

双循环旋风分离器阻力性能的实验研究摘要：双循环旋风分离器通过将主进气口设于筒体中部，将顶部进气口设为回流口，消除了传统旋风分离器顶部进气口存在的二次流和短路流，进而使大于3μm颗粒的分离效率接近100%。

针对直径为0.250m的双循环旋风分离器，实验测定了其压降与进口气速的关系，考察了不同结构和操作条件对其阻力性能的影响，并与Lapple型旋风分离器进行了对比。

结果表明：进口气速在8~21m/s时，主进口和回流口进气的阻力系数分别为5.27和5.59，Lapple型为7.37。

加稳流锥时，主进口和回流口的阻力系数分别为5.27和5.59；不加稳流锥时，分别为4.60和5.00。

关键词：旋风分离器；除尘；压降中国分类号：TQ051.8文献标识码：AStudy on pressure drop of doublecirculation cyclone separatorAbstract: Double circulation cyclone separator set the main tangential gas inlet on the middle part of its cylinder wall, the gas inlet at the top of cyclinder as a reflux inlet, thus eliminates the secondary flow and short-circuiting flow existing at the first swirl of inlet gas flow. Experimental results showed that the collection efficiency of particles larger than 3μm is nearly 100%. Herein, the relationship of pressure drop with inlet gas velocity, different structure and operating conditions had been studied, using an equipment with diameter of 0.250m. The results showed that if a stabilizing cone is installed below the bottom of dust duct, the drag coefficients are 5.27 and 5.59 for the gas flow by main inlet and reflux inlet respectively, while the inlet gas velocity is 8~21m/s; otherwise, they are 4.60 and 5.00 without stabilizing cone.Key words: cyclone separator; dust separation; pressure drop分离效率和压降是旋风分离器的两个主要性能指标，提高分离效率，同时又降低压降是研究者的共同目标。

旋风分离器的压力降计算

旋风分离器的压力降计算袁怡;孙国刚;周发戚;杨晓楠【摘要】以应用中最为常见的筒锥型切流返转式旋风分离器为对象,考察了旋风分离器各结构尺寸及人口气速对压力降的影响,评价了若干压力降模型的适用性.结果表明,Stairmand压力降计算模型的均方差最小,但由于其忽略了几何放大对压力降系数的影响,限制了该压力降模型的适用性.利用相似与模化的分析方法,在对文献给出的实验数据进行回归分析的基础上,修正了Stairmand压力降计算模型,并将修正式的计算结果与实验测量值及另外多篇文献中给出的切流返转式旋风分离器在不同结构尺寸及操作气速共计150种工况下的实验数据进行对比,结果表明,修正式的精度更高,适用范围更广,可以满足旋风分离器设计计算的要求.【期刊名称】《炼油技术与工程》【年(卷),期】2016(046)010【总页数】6页(P39-44)【关键词】旋风分离器;压力降模型;适用性;回归分析【作者】袁怡;孙国刚;周发戚;杨晓楠【作者单位】中国石油大学(北京)过程流体过滤与分离技术北京市重点实验室,北京市102249;中国石油大学(北京)过程流体过滤与分离技术北京市重点实验室,北京市102249;中国石油大学(北京)过程流体过滤与分离技术北京市重点实验室,北京市102249;中国石油大学(北京)过程流体过滤与分离技术北京市重点实验室,北京市102249【正文语种】中文旋风分离器是气固分离过程中一种常用的设备，因其结构简单，无运转部件，适用于高温高压等条件，目前在石油、化工、冶金、能源、环境等诸多领域得到广泛应用。

压力降是旋风分离器的主要性能指标之一，直接关系到能量消耗和风机的合理选择。

国内外学者对它进行了许多研究，提出了很多计算方法和计算公式，这些压力降模型为旋风分离器的工程应用提供了必要的设计依据，但不同压力降模型间的计算结果差异较大。

Linden，Alexander，Shepherd，First，Casal，Coker等认为，阻力系数主要取决于进出口尺寸，且可表示为进口面积和排气管直径的函数[1-6]。