案例解析|旋風分離網格劃分

網格背景

旋風分離器是利用旋轉氣流產生的離心力將顆粒從載氣中分離出來的裝置。其簡單的設計,較低的投資成本和幾乎無需維護的操作使其非常適合用作更昂貴的最終控制設備(如集塵室或靜電除塵器)的預清潔器。旋風除塵器堅固的設計和靈活的組件材料使其特別適用于高溫和高壓條件。對于大于5μm的顆粒,旋風除塵器的收集效率可達到99%,并且可以在很高的粉塵負荷下運行。
案例解析|旋風分離網格劃分的圖1
案例解析|旋風分離網格劃分的圖2

旋風分離器原理

常用的切向導入式旋風分離器的分離原理及結構如下圖所示。

其主要結構是一個圓錐形筒,筒上段切線方向裝有一個氣體入口管,圓筒頂部裝有插入筒內一定深度的排氣管,錐形筒底有接受細粉的出粉口。含塵氣流一般以12—30m/s速度由進氣管進入旋風分離器時,氣流將由直線運動變?yōu)閳A周運動。旋轉氣流的絕大部分,沿器壁自圓筒體呈螺旋形向下朝錐體流動。此外,顆粒在離心力的作用下,被甩向器壁,塵粒一旦與器壁接觸,便失去慣性力,而靠器壁附近的向下軸向速度的動量沿壁面下落,進入排灰管,由出粉口落入收集袋里。旋轉下降的外旋氣流,在下降過程中不斷向分離器的中心部分流入,形成向心的徑向氣流,這部分氣流就構成了旋轉向上的內旋流。內、外旋流的旋轉方向是相同的。最后凈化氣經排氣管排出器外,一部分未被分離下來的較細塵粒也隨之逃逸。自進氣管流入的另一小部分氣體,則通過旋風分離器頂蓋,沿排氣管外側向下流動,當到達排氣管下端時,與上升的內旋氣流匯合,進入排氣管,于是分散在這部分上旋氣流中的細顆粒也隨之被帶走,并在其后用袋濾器或濕式除塵器捕集。

案例解析|旋風分離網格劃分的圖3

幾何模型展示

本次網格案例使用的旋風分離器幾何模型如下所示,已做內流場抽取。
案例解析|旋風分離網格劃分的圖4
案例解析|旋風分離網格劃分的圖5

網格設置與結果展示:

本案例采用網格在線工具中的 cf-mesh模塊生成。

網格質量信息:

最大非正交角度為70.26、歪斜率為2.95、最小單元體積為3.8e-11;網格數量1431960(單元數);網格類型:笛卡爾網格。

全局參數設置:

增加全局邊界網格尺寸可以加密旋風分離器壁面附近的網格。

案例解析|旋風分離網格劃分的圖6

體加密設置:

體加密位置的設定是為了保持錐形桶底的網格質量。

案例解析|旋風分離網格劃分的圖7

面加密設置:

細窄面處進行面加密。

案例解析|旋風分離網格劃分的圖8

邊界層設置:

案例解析|旋風分離網格劃分的圖9

網格結果展示:

案例解析|旋風分離網格劃分的圖10
案例解析|旋風分離網格劃分的圖11
案例解析|旋風分離網格劃分的圖12
案例解析|旋風分離網格劃分的圖13
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案例解析|旋風分離網格劃分的圖15
案例解析|旋風分離網格劃分的圖16
案例解析|旋風分離網格劃分的圖17

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