旋風(fēng)分離器的案例
【年終系列實例EX3】基于FLUENT進行旋風(fēng)分離器流場計算
圖 19粒子追蹤信息
從圖中所示信息，可計算旋風(fēng)分離器效率為：
至此，本例結(jié)束。
案例解析|旋風(fēng)分離網(wǎng)格劃分
旋風(fēng)分離器原理
常用的切向?qū)胧?em>旋風(fēng)分離器的分離原理及結(jié)構(gòu)如下圖所示。
其主要結(jié)構(gòu)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(nèi)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(fēng)分離器時，氣流將由直線運動變?yōu)閳A周運動。旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(gòu)成了旋轉(zhuǎn)向上的內(nèi)旋流。內(nèi)、外旋流的旋轉(zhuǎn)方向是相同的。最后凈化氣經(jīng)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。
展開 臥式旋風(fēng)分離器CFD模擬分析 ￥20
臥式旋風(fēng)分離器主體結(jié)構(gòu)特點
筒體形狀
水平圓柱形主體：與傳統(tǒng)立式旋風(fēng)分離器不同，臥式采用水平布置的圓柱形筒體，適合空間受限或需水平氣流入口的工況。
長徑比優(yōu)化：筒體長度與直徑比（L/D）通常較小（1.5~3），避免顆粒因過長停留時間導(dǎo)致破碎或粘壁。
進料口設(shè)計
切向或螺旋進氣：尿素顆粒氣流以切向或漸開線形式進入，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)流場；入口風(fēng)速需平衡分離效率與顆粒破碎風(fēng)險（通常12~20 m/s）。
矩形或蝸殼入口：蝸殼式入口可降低局部湍流，減少顆粒碰撞破碎。
內(nèi)部分離結(jié)構(gòu)
導(dǎo)流板/穩(wěn)渦器：筒體內(nèi)可能增設(shè)導(dǎo)流板，穩(wěn)定旋流，防止顆粒向心運動不足導(dǎo)致的逃逸。
二次分離區(qū)：部分設(shè)計在主分離區(qū)后增設(shè)擋板或擴容段，捕捉細小顆粒。
通過CFD模擬優(yōu)化結(jié)構(gòu)，避免局部高速渦流導(dǎo)致尿素顆粒破碎（粒徑通常需保留在0.5~3 mm范圍內(nèi)）
1、 模型及邊界
三種臥式旋風(fēng)分離器結(jié)構(gòu)如下圖所示：
結(jié)構(gòu)一
結(jié)構(gòu)二
結(jié)構(gòu)三
殼體直徑700mm，長度580mm，進風(fēng)方管長度為450mm，進口方變圓中心對中心
殼體直徑700mm，長度850mm，進風(fēng)方管長度為450mm，進口方變圓中心對中心
殼體直徑700mm，長度850mm，進風(fēng)方管長度為550mm，進口方變圓中心偏下
2、 計算參數(shù)及邊界
輸送介質(zhì)：尿素顆粒，顆粒大小：0.8-4mm。
每小時輸送量：12t/h。
輸送風(fēng)量在2500m3/h左右。
進口為速度進口；
出口為壓力出口；
殼體設(shè)置為wall，顆粒碰撞殼體設(shè)置相應(yīng)恢復(fù)系數(shù)；
3、 結(jié)果及分析
展開 【年終系列實例EX2】基于ICEM CFD的旋風(fēng)分離器全六面體模型創(chuàng)建
實例說明
本實例主要描述利用ICEM CFD進行旋風(fēng)分離器網(wǎng)格的劃分。在上個實例中，我們描述了如何在ANSYS Workbench中創(chuàng)建旋風(fēng)分離器幾何模型的詳細步驟。在本例中，我們將采用step by step的方式描述如何采用ANSYS ICEM CFD對旋風(fēng)分離器進行全六面體網(wǎng)格劃分。
問題說明及策略
本實例要進行網(wǎng)格劃分的幾何模型如圖1所示。
圖1 幾何模型
總體上講，旋風(fēng)分離器的幾何模型較為簡單，可以當(dāng)作是一個圓筒狀結(jié)構(gòu)將大部分幾何塊先創(chuàng)建出來，剩下的入口部分可以采用面拉伸的方式進行塊的構(gòu)建。
詳細步驟
Step 1：加載ICEM CFD模塊
利用上一實例創(chuàng)建的幾何模型，添加ICEM CFD模塊，如圖2所示。
圖2加載ICEM CFD模塊
Step 2：進入ICEM CFD模塊，創(chuàng)建Part
鼠標(biāo)雙擊B2單元格，進入ICEM CFD模塊。創(chuàng)建三個Part，如圖3所示。將其他的surface歸入walls邊界下。
圖3 創(chuàng)建part
Step 3：創(chuàng)建Block
點擊Blocking標(biāo)簽頁下創(chuàng)建塊按鈕 ，進行初始塊創(chuàng)建。如圖4所示。
圖4創(chuàng)建初始塊
在數(shù)據(jù)屬性窗口中進行如圖5所示設(shè)置。設(shè)置Part名稱為FLUID，這樣導(dǎo)入到FLUENT中后的計算域自動采用流體域。
圖5創(chuàng)建塊
Step 4：進行塊切割
從軸向粗切塊，如圖6所示。
圖6切分塊
Step 5：關(guān)聯(lián)并對齊
刪掉多余的塊，并將粗切后的塊與幾何進行關(guān)聯(lián)并對齊。需要注意的地方包括：（1）創(chuàng)建輔助幾何以保證塊的形狀；（2）溢流管位置的塊可以在關(guān)聯(lián)后進行切分。注意切分順序。最終關(guān)聯(lián)對齊后的塊如圖7所示。
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使用 Ansys Fluent 離散相模型 (dpm) 進行旋風(fēng)分離器仿真 ￥5
關(guān)于使用 ANSYS Fluent 離散相模型 (DPM) 項目進行旋風(fēng)分離器仿真
使用 ANSYS Fluent 對旋風(fēng)分離器進行穩(wěn)態(tài) CFD 仿真。使用 DPM 跟蹤粒子。考慮無阻力的單向耦合。這意味著流體相將通過阻力和湍流影響顆粒相，而顆粒相對氣相沒有影響。附Fluent案例文件
*.cas
旋風(fēng)除塵器工作原理
切向分速度使粉塵顆粒在徑向方向加速度的作用下產(chǎn)生由內(nèi)向外的離心沉降速度，從而把粉塵顆粒推到圓筒壁依靠與筒壁的摩擦減速而被分離。
（2）徑向速度：徑向速度在內(nèi)旋流中方向朝外，在外旋流中方向朝內(nèi)，在內(nèi)、外旋流的交界面處形成一個假想的圓柱面。徑向分速度使得氣流在半徑方向由外向內(nèi)推到中心部渦核而隨上升氣流排離旋風(fēng)除塵器，形成了旋風(fēng)分離器的主流，使得旋風(fēng)除塵器中氣固相物質(zhì)的較好分離。徑向分速度的存在也導(dǎo)致了內(nèi)旋氣流在上升過程中流動狀態(tài)的極度混亂，湍動劇烈形成大量旋渦，把在沉降段(圓筒部份)已與氣體分離的塵粒重新又攪拌起來，造成部分塵粒被氣體一起排離旋風(fēng)除塵器的二次揚塵現(xiàn)象，形成了旋風(fēng)分離器的次流，結(jié)果使旋風(fēng)分離器效率下降。旋風(fēng)分離器的邊壁處和錐體氣旋的交換處是二次揚塵的主要區(qū)域。
（3）軸向速度：軸向速度在筒體外壁附近方向朝下，靠近軸心部分方向朝上，且在軸心底部速度最大。當(dāng)氣流由錐筒體底部反轉(zhuǎn)上升時，軸向速度會將已除下的粉塵重新帶走，形成返混現(xiàn)象，影響除塵效率。
此外，由于軸分速度和徑向分速度的存在，使得旋風(fēng)除塵器在工作時經(jīng)常形成上灰環(huán)和下灰環(huán)，其中下灰環(huán)對于粉塵顆粒捕集分離有一定的作用，而上灰環(huán)的存在使得原來已被捕集分離在圓柱體邊壁的粉塵先沿外筒壁向上移動，然后沿頂蓋向內(nèi)移動，又沿內(nèi)筒的外壁向下移，最后短路而排離旋風(fēng)器，降低除塵效率。由此可見，克服分離器分離效果不好的辦法，必須從三方面著手，一是消除“上灰環(huán)”避免塵粒走短路；二是盡量減少氣體分離段的湍流，降低二次楊塵的機會；三是克服塵粒在分離段的負沉降運動 作
展開 【年終系列實例EX1】基于ANSYS Design Modeler的旋風(fēng)分離器幾何模型創(chuàng)建
實例說明
旋風(fēng)分離器是一種應(yīng)用非常廣泛的分離設(shè)備，由于其整體結(jié)構(gòu)全為靜止結(jié)構(gòu)，因此在使用過程中具有非常高的可靠性。ANSYS DesignModeler（后簡稱DM）為ANSYS Workbench中的一個模塊，可用于幾何模型的創(chuàng)建，其包含了常規(guī)的特征建模功能。本實例演示利用DM創(chuàng)建旋風(fēng)分離器幾何模型，為后續(xù)的流場數(shù)值模擬奠定基礎(chǔ)。
問題說明
本實例要創(chuàng)建的幾何模型如圖所示。
圖1幾何尺寸
從幾何模型的構(gòu)成方式來講，建模方式可以先采用旋轉(zhuǎn)生成主體結(jié)構(gòu)，其他部位如入口管、溢流管可以采用拉伸的方式。
詳細步驟
Step 1：啟動Workbench，加載DM模塊
啟動workbench 15.0，從Toolbox中選擇Geometry模塊，拖拽至右側(cè)的工程面板中，如圖2所示。
圖2 加載DM模塊
Step 2：進入DM模塊，繪制草圖
鼠標(biāo)雙擊A2單元格，進入DM模塊。如圖3所示。
圖3 DM界面
DM界面可分為四個大的區(qū)域：
（1）菜單欄與工具欄
（2）操作樹菜單
（3）屬性欄
（4）圖形顯示欄
Step 3：在XZ平面上繪制草圖
點擊樹形菜單中的XZ平面，切換至Sketching標(biāo)簽頁，進行草圖繪制。繪制完畢的草圖及相應(yīng)的尺寸如圖4所示。
圖4草圖及相應(yīng)尺寸
Step 4：選擇草圖形成幾何主體
進入Modeling標(biāo)簽頁，點擊工具欄按鈕 ，在屬性欄中設(shè)置Geometry為上一步繪制的草圖，選擇Axis為Z軸（選擇與Z軸重合的豎直的線即可）。如圖5所示。
圖5旋轉(zhuǎn)屬性設(shè)置
旋轉(zhuǎn)后的幾何模型如圖6所示。
圖6形成的幾何主體
Step 5：創(chuàng)建偏置的基準(zhǔn)面
如圖7所示，在工具欄中選擇XYPlane，點擊右側(cè)的平面創(chuàng)建按鈕。
展開 除塵器工作原理及動圖
根據(jù)結(jié)構(gòu)型式可分為長錐體、圓簡體、擴散式、旁通型等；按其組合、安裝情況可分為內(nèi)旋風(fēng)分離器(安裝在反應(yīng)器或其它設(shè)備內(nèi)部)、外旋風(fēng)分離器、立式與臥式以及單筒與多管旋風(fēng)分離器。
按氣流導(dǎo)人情況分為切向?qū)嘶蜉S向?qū)耄粴饬鬟M入旋風(fēng)分離器后的流動路線又有反轉(zhuǎn)、直流及帶二次風(fēng)的不同形式。
▲軸向進入式旋風(fēng)分離器——直進式
▲軸向進入式旋風(fēng)分離器——反轉(zhuǎn)式
▲切向進入式旋風(fēng)分離器
按其性能分為：
(1) 高效率旋風(fēng)分離器 ，其筒體直徑較小，用來分離較細的粉塵，其效率在95% 以上。
(2) 高流量旋風(fēng)分離器，筒體直徑較大，用于處理很大的氣體流量，其除塵效率為50%～80%。
(3) 介于上述兩者之間的通用旋風(fēng)分離器，用于處理適當(dāng)?shù)闹械葰怏w流量，其除塵效率為80%～95%。
四、濕式除塵器
所有濕式除塵器的基本原理都是讓液滴和相對較小的塵粒相接觸/結(jié)合產(chǎn)生容易捕集的較大顆粒。在這個過程中，塵粒通過幾種方法長成大的顆粒。
這些方法包括較大的液滴把塵粒結(jié)合起來，塵粒吸收水分從而質(zhì)量(或密度)增加，或者除塵器中較低溫度下可凝結(jié)性粒子的形成和增大。
按其結(jié)構(gòu)來分有以下幾種：
1、重力噴霧濕式除塵器
重力噴霧濕式除塵器，如噴淋洗滌塔。
▲噴淋式洗滌除塵器
2、旋風(fēng)式濕式除塵器
旋風(fēng)式濕式除塵器，如旋風(fēng)水膜式除塵器、水膜式除塵器。
▲立式旋風(fēng)式水膜除塵器
▲臥式旋風(fēng)式水膜除塵器
3、自激式濕式除塵器
自激式濕式除塵器，如沖激式除塵器、水浴式除塵器。
展開 化工管道輸送、分離物料必備設(shè)備——分離器詳細解讀
編 輯 | 化工活動家
來 源 | 互聯(lián)網(wǎng)整理
關(guān)鍵詞 | 分離器 結(jié)構(gòu) 原理
共 1923 字 | 建議閱讀時間 8 分鐘
當(dāng)我們用管道輸送介質(zhì)時，如果介質(zhì)中存在液態(tài)水，會加速管道的腐蝕；如果介質(zhì)中存在固體雜質(zhì)，會造成管道、設(shè)備的堵塞。這些介質(zhì)中的雜質(zhì)不僅會降低管道的輸送效率，損害設(shè)備的壽命，嚴重時還會發(fā)生安全事故。
分離器的出現(xiàn)很好的解決了問題。分離器可以將介質(zhì)中懸浮的固、液相雜質(zhì)除去，降低管道及設(shè)備的輸送負荷，減少腐蝕和堵塞的發(fā)生，保證管道與設(shè)備的安全可靠運行。當(dāng)然，也有一些分離器專門用于分離難分離的物料。一起來看看吧！
分離器有哪些種類呢？
1按功能分類
計量分離器：主要完成油氣水的初步分離并計量，一般屬低壓分離器。
生產(chǎn)分離器：主要完成多口生產(chǎn)井集中進行初步分離后密閉輸送，屬中高壓分離器。
2按工作原理分類
重力式分離器：利用液體和氣、固密度的不同而受到的重力的不同來實現(xiàn)分離。
旋風(fēng)式分離器：利用液體和氣、固做旋轉(zhuǎn)運動時所受到的離心力不同來實現(xiàn)分離。
過濾式分離器：利用氣流通道上的過濾元件或介質(zhì)實現(xiàn)分離。
3按工作壓力分類
真空分離器：<0.1MPa
低壓分離器：<1.5MPa
中壓分離器：1.5~6MPa
高壓分離器：>6MPa
重力式分離器
重力式分離器根據(jù)功能可分為兩相分離(氣液分離)和三相分離(油氣水分離)兩種。
展開 化工管道輸送、分離物料必備設(shè)備——分離器詳細解讀！
分離器的出現(xiàn)很好的解決了問題。分離器可以將介質(zhì)中懸浮的固、液相雜質(zhì)除去，降低管道及設(shè)備的輸送負荷，減少腐蝕和堵塞的發(fā)生，保證管道與設(shè)備的安全可靠運行。當(dāng)然，也有一些分離器專門用于分離難分離的物料。一起來看看吧！
分離器有哪些種類呢？
1.按功能分類
計量分離器：主要完成油氣水的初步分離并計量，一般屬低壓分離器。
生產(chǎn)分離器：主要完成多口生產(chǎn)井集中進行初步分離后密閉輸送，屬中高壓分離器。?
2按工作原理分類
重力式分離器：利用液體和氣、固密度的不同而受到的重力的不同來實現(xiàn)分離。
旋風(fēng)式分離器：利用液體和氣、固做旋轉(zhuǎn)運動時所受到的離心力不同來實現(xiàn)分離。
過濾式分離器：利用氣流通道上的過濾元件或介質(zhì)實現(xiàn)分離。?
3按工作壓力分類?
真空分離器：<0.1MPa 低壓分離器：<1.5MPa
中壓分離器：1.5~6MPa 高壓分離器：>6MPa
重力式分離器
重力式分離器根據(jù)功能可分為兩相分離(氣液分離)和三相分離(油氣水分離)兩種。
展開 分離器的原理還不知道？管道輸送、分離物料沒它可不行！
分離器的出現(xiàn)很好的解決了問題。分離器可以將介質(zhì)中懸浮的固、液相雜質(zhì)除去，降低管道及設(shè)備的輸送負荷，減少腐蝕和堵塞的發(fā)生，保證管道與設(shè)備的安全可靠運行。當(dāng)然，也有一些分離器專門用于分離難分離的物料。一起來看看吧！
分離器有哪些種類呢？
1按功能分類
計量分離器：主要完成油氣水的初步分離并計量，一般屬低壓分離器。
生產(chǎn)分離器：主要完成多口生產(chǎn)井集中進行初步分離后密閉輸送，屬中高壓分離器。
2按工作原理分類
重力式分離器：利用液體和氣、固密度的不同而受到的重力的不同來實現(xiàn)分離。
旋風(fēng)式分離器：利用液體和氣、固做旋轉(zhuǎn)運動時所受到的離心力不同來實現(xiàn)分離。
過濾式分離器：利用氣流通道上的過濾元件或介質(zhì)實現(xiàn)分離。
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近期Ansys合作伙伴熱門活動報名進行中
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費用：免費
（已結(jié)束）
3月19日 | 旋風(fēng)分離器研究進展和仿真技術(shù)深入探討
簡介：數(shù)值模擬方法已經(jīng)成為研究旋風(fēng)分離器的重要手段。通過對旋風(fēng)分離器進行單相和兩相數(shù)值模擬，能夠揭示旋風(fēng)分離器內(nèi)部流場特征，為旋風(fēng)分離器結(jié)構(gòu)和尺寸優(yōu)化設(shè)計提供思路，為進一步提高旋風(fēng)分離器分離效率和降低壓降奠定基礎(chǔ)。本次課程針對旋風(fēng)分離器CFD數(shù)值模擬流程做詳細介紹，并且通過設(shè)計分析案例讓研究者和設(shè)計人員能夠真正了解旋風(fēng)分離器的CFD仿真方法。
展開 分離器的原理還不知道？管道輸送、分離物料沒它可不行！
分離器的出現(xiàn)很好的解決了問題。分離器可以將介質(zhì)中懸浮的固、液相雜質(zhì)除去，降低管道及設(shè)備的輸送負荷，減少腐蝕和堵塞的發(fā)生，保證管道與設(shè)備的安全可靠運行。當(dāng)然，也有一些分離器專門用于分離難分離的物料。一起來看看吧！
分離器有哪些種類呢？
1按功能分類
計量分離器：主要完成油氣水的初步分離并計量，一般屬低壓分離器。
生產(chǎn)分離器：主要完成多口生產(chǎn)井集中進行初步分離后密閉輸送，屬中高壓分離器。
2按工作原理分類
重力式分離器：利用液體和氣、固密度的不同而受到的重力的不同來實現(xiàn)分離。
旋風(fēng)式分離器：利用液體和氣、固做旋轉(zhuǎn)運動時所受到的離心力不同來實現(xiàn)分離。
過濾式分離器：利用氣流通道上的過濾元件或介質(zhì)實現(xiàn)分離。
展開 分離器的分類，這篇文章將全了
分離器的出現(xiàn)很好的解決了問題。分離器可以將介質(zhì)中懸浮的固、液相雜質(zhì)除去，降低管道及設(shè)備的輸送負荷，減少腐蝕和堵塞的發(fā)生，保證管道與設(shè)備的安全可靠運行。當(dāng)然，也有一些分離器專門用于分離難分離的物料。一起來看看吧！
分離器有哪些種類呢？
1按功能分類
計量分離器：主要完成油氣水的初步分離并計量，一般屬低壓分離器。
生產(chǎn)分離器：主要完成多口生產(chǎn)井集中進行初步分離后密閉輸送，屬中高壓分離器。
2按工作原理分類
重力式分離器：利用液體和氣、固密度的不同而受到的重力的不同來實現(xiàn)分離。
旋風(fēng)式分離器：利用液體和氣、固做旋轉(zhuǎn)運動時所受到的離心力不同來實現(xiàn)分離。
過濾式分離器：利用氣流通道上的過濾元件或介質(zhì)實現(xiàn)分離。
展開 汽包的結(jié)構(gòu)與工作原理
主要包括旋風(fēng)分離器、百葉窗分離器等裝置，旋風(fēng)分離器是由2-3mm的鋼板制成的圓筒，汽水混合物從進口蝸殼以切線方向進入旋風(fēng)器，靠離心力作用將水滴拋向筒壁使汽與水分離，然后在旋風(fēng)筒內(nèi)受重力作用，蒸汽從頂部經(jīng)波形板頂帽進入汽包的蒸汽空間，水則由下部進入水空間，完成一次分離；再通過百葉窗分離器的二次分離，從而達到汽水分離的目的。
旋風(fēng)筒進口管的中線高于汽包內(nèi)的最高水位，這樣可使筒內(nèi)的水位低于分離器進口管的邊緣，分離器的筒底應(yīng)沒入正常水位下200mm,以免蒸汽由筒底穿出。為防止筒底排水中帶出蒸汽進入下降管，在筒底都裝有托盤。在汽包內(nèi)頂部蒸汽引出管之前裝置多孔板，目的是利用節(jié)流作用使蒸汽空間的飽和蒸汽沿汽包長度和寬度分布均勻，提高分離效率。多孔板是由3-4mm厚的鋼板制成，孔徑為10mm。旋風(fēng)分離器如下：
汽包工作過程：
（1）從鍋爐來的汽水混合物經(jīng)過汽包上部上升管進入汽包內(nèi)部，沿著汽包內(nèi)壁與弧形襯板形成的狹窄的環(huán)形通道流下，使汽水混合物以適當(dāng)?shù)牧魉倬鶆虻膫鳠峤o汽包內(nèi)壁，這樣克服了鍋爐啟停時汽包上下壁溫差過大的困難，可以較快的啟動。
（2）進入汽包的汽水混合物分別進入汽水旋風(fēng)分離器，利用改變流動方向時的慣性進行慣性分離，這是汽水混合物的第一次分離。
（3）被分離出來的蒸汽仍帶有不少水分，從分離器頂部進入波形板分離器，它裝在旋風(fēng)分離器頂部，帶有部分水滴的蒸汽在波形板間的縫隙中流動，利用使水黏附在金屬壁面上形成水膜往下流。
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