带新风流的旋风除尘器性能的研究

论文摘要

旋风除尘器（也称为旋风分离器）作为一种干式气-固分离设备,广泛用于化工、石油、冶金、建筑等工业部门。但是旋风除尘器中存在的短路流,上灰环,二次扬尘等现象,使得固体颗粒不能被完全有效分离,降低了除尘器的分离效率。随着工业水平的发展和环保要求的提高,对旋风除尘器的效率和能耗方面提出了更高的要求,需要更先进的旋风除尘器的粉体处理技术相适应。因此,本文对旋风除尘器的相关原理进行详细的分析研究,针对上灰环、短路流产生的原因进行分析;应用计算流体动力学（简称CFD）知识,运用Fluent软件对旋风除尘器内部流场进行分析,详细研究了旋风除尘器内部流场机理,及上灰环、短路流产生的原因;针对上灰环、短路流产生的机理,提出一种新的思路——新风流控制思路:通过引入无尘新风,以此来控制主流场,达到减少上灰环,阻断短路流的目的,提高旋风除尘器的分离效率,尤其是提高其对微细粉尘的分离能力;根据此思路,找出合适的应对方式,在Stairmand高效型旋风除尘器的基础上进行一定的改进,设计了从排气管外侧引入无尘新风的新型旋风除尘器,并对其进行了详细的研究,并设计了相应的实验系统;对带新风流的旋风除尘器进行模拟分析并与已有的Stairmand高效型旋风除尘器模型进行对比数值模拟,验证改进方案的正确性;实验验证,模拟理论分析的正确性和可行性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究观点的提出
• 1.1.1 除尘器简介及性能对比
• 1.1.2 旋风除尘器发展概况
• 1.1.3 旋风除尘器国内外研究现状
• 1.1.4 旋风除尘器研究趋势
• 1.2 本文研究的内容及主要任务
• 1.2.1 本文研究的内容
• 1.2.2 主要任务
• 1.2.3 课题研究意义
• 1.3 本章小结
• 第二章 旋风除尘器概述
• 2.1 旋风除尘器的除尘机理、结构及其特点
• 2.2 旋风除尘器的分类及型式
• 2.3 旋风除尘器流场及性能参数
• 2.3.1 旋风除尘器的流场
• 2.3.2 临界粒径
• 2.3.3 除尘效率
• 2.3.4 压力损失
• 2.4 旋风除尘器分离理论
• 2.4.1 沉降分离理论
• 2.4.2 筛分理论
• 2.4.3 边界层理论
• 2.5 影响旋风除尘器性能的主要因素
• 2.5.1 几何尺寸因素
• 2.5.2 操作条件因素
• 2.5.3 固体粉尘的物理性质
• 2.6 本章小结
• 第三章 CFD 原理以及STAIRMAND 高效型旋风除尘器流场数值模拟
• 3.1 CFD 简介
• 3.1.1 CFD 理论基础
• 3.1.2 CFD 求解过程
• 3.1.3 CFD 特点及应用
• 3.1.4 常用CFD 软件
• 3.2 FLUENT 简介
• 3.3 数值计算内容与计算步骤
• 3.4 STAIRMAND 高效型旋风除尘器流场数值模拟
• 3.4.1 Stairmand 高效型旋风除尘器结构尺寸的确定
• 3.4.2 建模及模拟条件的设定
• 3.4.3 模拟结果分析
• 3.4.4 模拟小结
• 3.5 本章小结
• 第四章 带新风流的旋风除尘器的机理分析、结构设计及流场模拟
• 4.1 带新风流的旋风除尘机理分析
• 4.2 结构设计
• 4.2.1 结构示意
• 4.2.2 实验结构具体设计
• 4.3 带新风流的旋风除尘器的流场模拟及对比分析
• 4.3.1 带新风流的旋风除尘器流场模拟计算
• 4.3.2 模拟结果分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 对比实验及结果分析
• 5.1 实验目的
• 5.2 实验设计
• 5.2.1 实验原理
• 5.2.2 系统组成
• 5.2.3 实验设备的选择与管道布置
• 5.3 实验操作流程
• 5.3.1 验证合适速度新风流的实验流程
• 5.3.2 带新风流的旋风除尘器与Stairmand 高效型旋风除尘器对比实验流程
• 5.4 对比实验数据分析处理
• 5.5 实验小结
• 5.6 本章小结
• 第六章 结论、创新及展望
• 6.1 本文结论
• 6.2 创新点
• 6.3 课题展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文