旋風(fēng)分離器計(jì)算結(jié)果

PAGE20旋風(fēng)分離器計(jì)算結(jié)果旋風(fēng)除塵器性能的模擬計(jì)算下圖為旋風(fēng)除塵器幾何形狀及尺寸，如圖1所示，圖中D、L及入口截面的長寬比在數(shù)值模擬中將進(jìn)行變化與調(diào)整，其余參數(shù)保持不變。圖1旋風(fēng)分離器幾何形狀及尺寸（正視圖）旋風(fēng)分離器的空間視圖如圖2所示。圖2旋風(fēng)分離器空間視圖二、旋風(fēng)分離器數(shù)值仿真中的網(wǎng)格劃分仿真計(jì)算時(shí)，首先對(duì)旋風(fēng)除塵器進(jìn)行網(wǎng)格劃分處理，計(jì)算網(wǎng)格采用非結(jié)構(gòu)化正交網(wǎng)格，如圖3所示。圖3數(shù)值仿真時(shí)旋風(fēng)分離器的網(wǎng)格劃分（空間）圖4為從空間不同角度所觀測到的旋風(fēng)分離器空間網(wǎng)格。圖4旋風(fēng)分離器空間網(wǎng)格空間視圖本數(shù)值仿真生成的非結(jié)構(gòu)化空間網(wǎng)格數(shù)大約為125萬，當(dāng)幾何尺寸（如D、L及長寬比）改變時(shí)，網(wǎng)格數(shù)會(huì)略有變化。對(duì)旋風(fēng)分離器的數(shù)值模擬仿真采用混合模型，應(yīng)用Eulerian（歐拉）模型，歐拉方法，對(duì)每種工況條件下進(jìn)行旋風(fēng)分離器流場與濃度場的計(jì)算，計(jì)算殘差<10-5，每種工況迭代約50000步，采用惠普工作站計(jì)算，CPU耗時(shí)約12h。以下是計(jì)算結(jié)果的后處理顯示結(jié)果。由于計(jì)算算例較多，此處僅列出了兩種工況條件下的計(jì)算后處理結(jié)果。圖5是L=1.3m，D=1.05m入口長寬比1:3，入口速度10m/s時(shí)，在y=0截面（旋風(fēng)分離器中心截面）上粒徑為88微米煙塵的體積百分?jǐn)?shù)含量分布圖。可以明顯看出由于旋風(fēng)除塵器的離心作用，灰塵被甩到外壁附近，而在靠近中心排煙筒下方筒壁四周，煙塵的體積濃度最大。粒徑88微米煙塵的空間濃度分布(空間)粒徑88微米煙塵的濃度分布(旋風(fēng)分離器中心截面)粒徑200微米煙塵的空間濃度分布(空間)粒徑200微米煙塵的濃度分布(旋風(fēng)分離器中心截面)圖5L=1.3m、D=1.05m、長寬比1:3，入口速度10m/s時(shí)煙塵空間分布粒徑88微米煙塵的空間濃度分布(空間)粒徑88微米煙塵的濃度分布(旋風(fēng)分離器中心截面) 粒徑200微米煙塵的空間濃度分布(空間)粒徑200微米煙塵的濃度分布(旋風(fēng)分離器中心截面)圖6L=2.3m、D=1.5m、長寬比1:1，入口速度15m/s時(shí)煙塵空間分布計(jì)算結(jié)果計(jì)算中，首先確定幾何尺寸L，按照給定的兩種煙塵顆粒，分別對(duì)L=2.3m、L=1.8m、L=1.3m、L=0.8m四種情況進(jìn)行對(duì)比計(jì)算，對(duì)比計(jì)算結(jié)果為L=2.3m、L=1.3m時(shí)除塵效率較高。隨后的計(jì)算將采用此兩種尺寸繼續(xù)進(jìn)行。采用L=2.3m，分別計(jì)算入口速度V=15m/s、V=14m/s、V=13m/s、V=12m/s、V=11m/s五種情況，經(jīng)比較V=15m/s除塵效率最高。當(dāng)旋風(fēng)分離器進(jìn)口速度為V=15m/s，改變旋風(fēng)分離除塵器的出口直徑D，進(jìn)行對(duì)比計(jì)算。旋風(fēng)分離器直徑分別為D=1.05m、D=1.2m、D=1.35m、D=1.5m，經(jīng)比較計(jì)算D=1.05m時(shí)，旋風(fēng)分離器分離效果最佳。當(dāng)旋風(fēng)分離器進(jìn)口速度V=15m/s、D=1.05m時(shí)，改變旋風(fēng)除塵器入口寬高比例進(jìn)行對(duì)比計(jì)算，所選用的三個(gè)比例為1：3，3：1和1：1。選擇寬高比例時(shí)，滿足入口截面積不變。經(jīng)對(duì)比計(jì)算，當(dāng)寬高比為1：3時(shí)旋風(fēng)分離器分離效果最佳。這表明豎高型旋風(fēng)分離器入口有利于旋風(fēng)分離器的除塵。通過旋風(fēng)除塵器的分離效率對(duì)比計(jì)算，可以清楚的看到，對(duì)于L=2.3m、L1.3m、出口直徑D=1.05m、入口寬：高為1：3、入口速度為V=15m/s，更有利于煙氣除塵，詳細(xì)計(jì)算結(jié)果如附表所示。旋風(fēng)除塵器性能對(duì)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效率附加說明選速度經(jīng)過對(duì)比L2.3、L1.8、L1.3、L0.8的計(jì)算結(jié)果，L2.3和L1.3效果較好，故以下就此兩種尺寸展開計(jì)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%優(yōu)根據(jù)上面模擬仿真結(jié)果速度為15m/s效率最高，故下面計(jì)算采用此速度進(jìn)行對(duì)比計(jì)算選直徑L1.3_D1.05_1:115.00.018.95E-0799.99%0.010.001410485.90%優(yōu)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%優(yōu)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%根據(jù)上面模擬仿真結(jié)果出口直徑D為1.05m除塵效率最高，故下面計(jì)算采用此直徑進(jìn)行對(duì)比計(jì)算選入口比例L2.3_D1.05_1:315.00.011.87E-09100.00%0.010.000598494.02%優(yōu)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%優(yōu)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%五、旋風(fēng)分離器內(nèi)部空氣流動(dòng)跡線圖如下圖所示。

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效率附加說明選速度經(jīng)過對(duì)比L2.3、L1.8、L1.3、L0.8的計(jì)算結(jié)果，L2.3和L1.3效果較好，故以下就此兩種尺寸展開計(jì)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%優(yōu)根據(jù)上面模擬仿真結(jié)果速度為15m/s效率最高，故下面計(jì)算采用此速度進(jìn)行對(duì)比計(jì)算選直徑L1.3_D1.05_1:115.00.018.95E-0799.99%0.010.001410485.90%優(yōu)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%優(yōu)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%根據(jù)上面模擬仿真結(jié)果出口直徑D為1.05m除塵效率最高，故下面計(jì)算采用此直徑進(jìn)行對(duì)比計(jì)算選入口比例L2.3_D1.05_1:315.00.011.87E-09100.00%0.010.000598494.02%優(yōu)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.