三相旋风分离器流场分布研究

采用激光多普勒测速仪(LDV)对三相旋风分离器内气体流场的速度分布进行了测量。结果表明,旋风分离器内气流切向速度、轴向速度和径向速度沿轴向、径向和周向均遵循一定规律变化,合理选择旋风分离器结构参数可有效提高分离效率。     

畜禽粪便固液分离器壁面磨损影响因素

固液分离器在禽畜粪便分离工程中具有广泛的应用,但现有的固液分离器存在能耗高、使用寿命短、壁面磨损严重等问题。为了提高固液分离器的分离效率和使用寿命,采用颗粒轨迹的模型对固液分离器壁面磨损影响因素进行研究,获得了固液分离器壁面磨损的基本特征。分析了入口宽度、锥角、溢流管直径等结构参数对壁面磨损的影响。结果表明,入口宽度增加,壁面磨损率增加,入口环形空间壁面磨损区域显著增加;锥角增加,圆锥体壁面局部磨损率显著增加;溢流管直径主要影响环形空间壁面磨损发生位置;固液分离器壁面磨损形式主要为局部磨损。希望对固液分离器结构优化提供参考。     

在线检测技术在旋风分离器性能评价中的应用

利用高压天然气管道内粉尘在线检测装置于2008年和2009年对国内某天然气管道计量站内多管旋风分离器性能进行评价。2008年的检测结果表明：该站旋风分离器效率过低,平均效率仅为62.4%。基于检测结果,分析了旋风分离器效率偏低的原因,并提出旋风分离设备的选型依据。该站于2009年更换了旋风分离器,更换后旋风分离器分离效率提高到90.6%,除尘效果明显。高压天然气管道内粉尘在线检测装置能够实现对天然气管道内粉尘的在线检测,具有安全可靠、实时性好、精度高的特点,可指导分离过滤设备的性能评价和选型。     

旋风分离器运行可靠性评价模型

旋风分离器的可靠运行对输气管道平稳供气意义重大,目前尚未有研究提出评价该设备运行可靠性的方法。在高压系统中,结构可靠性与运行可靠性存在联系,但是现有研究对这种联系的认识尚不充分。采用结构可靠性分析和可维修系统的马尔科夫过程,结合工程实践经验,建立了一种可用于评价旋风分离器运行可靠性的方法。根据实际结构与运行参数,评价了西气东输管道中某型号旋风分离器的运行可靠性,其评价结果验证了该方法的可行性,为其他类似设备的运行可靠性评价提供了参考。     

谷物气流清选系统的仿真研究

为研究微型谷物联合收割机清选系统的旋风清选筒内流场的运动状况,借助FLUENT软件,采用RNG k-ε模型模拟,基于SMPLEC算法,对切线入口的旋风分离筒内的压力场和速度场进行三维数值模拟研究.通过数值模拟得到旋风分离筒内部压力场基本呈轴对称分布;清选筒内速度分为旋流和竖直流动,其分界面大致为吸杂管壁面向下的延长线.采用拉格朗日离散相模型对清选筒内谷物脱出物的运动轨迹进行追踪,得到在吸杂口的气压为-900～-600 Pa时清选筒内具有较好的分离效果.     

旋风分离筒进料高度对筒内气相流场分布的影响

为了解进料高度对旋风分离筒内气相流场分布的影响,提高风力清选装置的清选效果,以湖南农业大学研制的5TY–100型油菜脱粒机旋风分离筒为研究对象,利用Gambit对3种进料高度(50、150、250 mm)的旋风分离筒建模,导入FLUENT中模拟仿真。模拟仿真结果表明:进料高度不影响旋风分离筒内涡核的轴向空间尺寸,但对旋风分离筒内的负压、气流速度、切向速度及涡核体积产生影响,进料高度越小,旋风分离筒内部的负压值越小,气流速度值、切向速度值、涡核体积越大。综合分析可得,进料高度越小,物料的清选效果越好。     

天然气减阻剂分离模拟试验

BIB天然气减阻剂经雾化注入输气管道以后,一部分涂敷在管壁上,其余部分随气流进入管道末站的分离器。通过模拟试验,测试了旋风分离器和过滤分离器对管输气体中剩余天然气减阻剂的分离效率。研究表明:双切向进口旋风分离器对雾化天然气减阻剂的分离效率较高,且当入口雾滴的粒径分布固定时,气液分离效率随入口气速和雾滴质量浓度的增大而提高;过滤分离器对天然气减阻剂的过滤效率超过99.9%,且过滤效率随入口雾滴的质量浓度和雾滴粒径的增大而提高,当雾滴粒径达到一定程度时将被完全过滤掉。经过两级分离器分离,管输气体中的减阻剂含量极低,基本不会对下游用户和输气设备产生不良影响。分离器是天然气减阻剂的使用结点,天然气减阻剂一旦经过分离器,必须再行加注。     

固气旋风分离器分离效率影响的数值分析

采用计算流体动力学软件（Fluent）对旋风分离器进行数值模拟计算,采用雷诺应力模型（RSM）模拟旋风分离器内流体的流动,分析了流量、溢流管深度和入口形式对分离效果的影响。研究表明：①在一定流速范围内,当流速降低对大颗粒（d≧100μm）分离效果没有太大的影响,但分离速度降低,分离效率减少;对中等粒径（20μm〈d〈100pm）的颗粒影响较大,会显著降低其分离效果和分离效率;对小粒径（d 20μm）的颗粒影响较大,颗粒在分离时更快的向靠近轴线附近运动,更容易逃逸,分离效率降低。②在一定长度范围内,随着溢流管插入深度的增加,大粒径颗粒分离速度增加,小粒径颗粒分离效果增强,溢流管插入深度的增加有利于固气分离,并且溢流管插入深度对压力降的影响不大。③蜗壳式入口相对于矩形切向入口型式,增大了旋风分离器的入口半径,使得进流量的增加（生产能力的增大）,同时会导致内旋涡旋速度的增加,有效分离粒径减小,分离效率提高。     

基于EDEM-Fluent的荞麦旋风分离清选装置研究

【目的】设计适合荞麦清选的旋风分离清选装置,为提高我国荞麦的机械化收获水平提供支持。【方法】以“西农9979”品种荞麦为试验对象,测定荞麦和籽粒的主要物料特性,采用 EDEM-Fluent 耦合的仿真方法,对旋风分离筒不同截面的气流速度云图和荞麦籽粒在旋风分离筒内的运动进行分析,并对清选的清洁率和损失率进行仿真。【结果】Fluent仿真分析表明,旋风分离筒轴向气流对称性较好,基本不受入口位置的影响,中心轴处气流速度约为10 m/s,筒壁周围的气流速度约为5 m/s。喂入口位于分离筒上部时,在径向截面处的喂入口气流速度和分离筒内筒壁周围的气流速度相同,可能造成荞麦籽粒的大量损失。EDEM仿真分析表明,旋风分离筒喂入口位于上部、中部和下部时,清洁率分别为99.50%,98.80%和98.28%,损失率分别为8.456%,0.433%和0.260%。根据仿真结果,选择喂入口位于旋风分离筒中部,台架验证试验结果表明,所设计荞麦旋风分离筒的平均清洁率为94.78%,平均损失率为1.67%,可以较好地实现荞麦的分离和清选。【结论】所设计荞麦旋风分离清选装置可以满足荞麦旋风分离清选的需要。     

管输天然气净化用旋风子的性能与选型

导向叶片式旋风子和切向入口式旋风子广泛应用于管输天然气净化,但针对于不同管输工况条件下旋风子的选型设计一直缺乏依据和指导性意见。通过试验的方法对两种旋风子的性能进行对比。试验结果表明:导向叶片式旋风子较切向入口式旋风子压降适中,处理量大;切向入口式旋风子较导向叶片式旋风子操作弹性强,分离精度高;两种旋风子的总体分离效率都能满足天然气净化的要求。结合国内天然气管道设计特点,输气规模较大的干线站场采用导向叶片式旋风子可获得良好的经济性;输气规模小且输量变化大的支线分输站场采用切向入口式旋风子能获得更好的分离效率。     

水下旋流气液分离器研究进展

旋流气液分离器能够实现高气速、高气液比工况下的气液分离,从而满足降本增效的要求。通过调研国内外水下旋流气液分离器的研究成果,对不同类型的水下旋流气液分离器进行了重点评述,从旋流场内液滴破碎机理、分离器内部流场参数等方面论述了水下旋流气液分离器的理论研究进展。结合工程实际需求,提出了水下旋流气液分离器研究中的不足及其未来的研究方向:建立水下旋流气液分离器的独立设计准则;进一步完善液滴在旋流场中破碎与聚合的理论研究;将旋流气液分离器与其他形式的分离器相结合,形成综合性的分离系统。     

偏移速度对旋风分离器内饲草颗粒轨迹影响的模拟

在农业应用中,饲草的干燥分离经常会用到旋风分离器,由于饲草颗粒的运动方向及速度都会对它的轨迹产生影响,进而影响分离及干燥的效率。为此,根据旋风分离器的工作原理,通过介绍离散相颗粒模型,气固两相流中固体颗粒的受力分析,最后基于fluent模拟,分析偏移速度对饲草颗粒运动轨迹的影响。结果表明偏移速度的改变对稀相固体颗粒运行轨迹的影响不大。模拟的结果起到避免陷入研究误区的作用,对农业中饲草的干燥及分离具有一定的指导和借鉴意义。     

小型水稻联合收割机旋风分离清选试验

针对4LZ–0.8型小型水稻联合收割机在清选过程中存在的清选损失较大以及连续作业时湿物料易堵塞问题,对其分离清选装置进行了改进设计。改进后的装置由物料输送机构、扬谷器、旋风分离清选筒以及吸杂风机组成,去除了原有刮板抛送机构,在旋风分离筒中加装了半球体分离组件,改物料径向进入分离筒为切向进入。利用自制旋风分离清选试验台,以扬谷器转速、吸杂风机转速、分离组件距入口高度为试验因素,以谷粒清洁率和清选损失率为性能评价指标,运用回归分析方法建立了清选系统的数学模型,优化确定了最佳参数组合。试验结果表明:当扬谷器转速为1 133 r/min,吸杂风机转速为2 609 r/min,分离组件距入口高度为51 mm时,谷粒清洁率达到98.93%,清选损失率为0.035%。     

水稻脱出物旋风清选分离筒中籽粒分离效率分析

旋风分离清选适用于小型水稻联合收割机,在保证清选损失率小的前提下,降低含杂率是设计的关键。为探寻分离筒中气流和籽粒两相流动规律,选取水稻脱出物中谷粒、颖壳、瘪谷、杂穗等为研究对象,利用Fluent软件对4LZ-0.8型水稻联合收割机清选系统中的旋风分离清选装置进行三维数值仿真模拟,分析不同工况下清选模型中各组分籽粒的运动轨迹,计算其分离效率。并以低损试验条件下谷粒清洁率为主目标进行台架试验,对最优模型进行了试验验证,评价扬谷轮转速、吸杂风机转速和分离组件距入口高度三因素与装置清选性能之间的影响关系,通过建立回归模型,进行多目标优化求解,得到较优参数组合:当扬谷轮转速为1 163 r/min,吸杂风机转速为1 920 r/min,分离组件距入口高度为63.26 mm时,预测所得谷粒清洁率为99.26%,可为清选装置再设计提供参考。     

烟气脱硫浆液浓缩的试验研究

通过对不同底孔直径的浑水水力分离清水装置进行的石膏浆液浓缩试验,分析了装置底孔直径、进流量与浓缩指标的关系。试验表明,通过控制进流量和调节底孔直径,浑水水力分离清水装置完全可以代替水力旋流器对烟气脱硫浆液进行浓缩。并且具有节能环保,结构简单,造价低廉等特点。     

基于OpenFOAM的化工泵全流场数值模拟及性能预测

为了验证开源软件OpenFOAM在化工泵数值计算中的准确性,以OpenFOAM5.0为平台,在0.3 Qd^1.4 Qd(Qd为设计工况流量)的工况范围内对IH型化工离心泵进行稳态和瞬态全流场数值计算。流动控制方程选取标准k-ε湍流模型,稳态和瞬态计算分别采用simpleFoam和pimpleDyMFoam求解器。通过后处理软件ParaView显示计算得到的泵内流速、压力及流线分布,分析泵内旋涡与流动损失的关系,预测计算泵的扬程、输入功率及效率等外特性参数。在同样的计算模型、网格及边界条件下,将开源软件OpenFOAM和商用CFD软件预测计算的泵性能参数与实测结果进行对比,结果表明:OpenFOAM在化工泵性能预测方面有较高的精度。     

Effects of sediment load on the abrasion of soil aggregate and hydraulic parameters in experimental overland flow

The breakdown of soil aggregates under rainfall and their abrasion in overland flow are important processes in water erosion due to the production of more fine and transportable particles and, the subsequent significant effect on the erosion intensity. Currently, little is known about the effects of sediment load on the soil aggregate abrasion and the relationship of this abrasion with some related hydraulic parameters. Here, the potential effects of sediment load on soil aggregate abrasion and hydraulic parameters in overland flow were investigated through a series of experiments in a 3.8-m-long hydraulic flume at the slope gradients of 8.7 and 26.8%, unit flow discharges from 2×10~(–3) to 6×10~(–3) m~2 s~(-1), and the sediment concentration from 0 to 110 kg m~(–3). All the aggregates from Ultisols developed Quaternary red clay, Central China. The results indicated that discharge had the most significant(P0.01) effect on the aggregates abrasion with the contributions of 58.76 and 60.34%, followed by sediment feed rate, with contributions of 39.66 and 34.12% at the slope gradients of 8.7 and 26.8%, respectively. The abrasion degree of aggregates was found to increase as a power function of the sediment concentration. Meanwhile, the flow depth, friction factor, and shear stress increased as a power function along with the increase of sediment concentration at different slope gradients and discharges. Reynolds number was obviously affected by sediment concentration and it decreased as sediment concentration increased. The ratio of the residual weight to the initial weight of soil aggregates(Wr/Wi) was found to increase as the linear function with an increasing flow depth(P=0.008) or Reynolds number(P=0.002) in the sediment-laden flow. The Wr/Wi values followed a power function decrease with increasing friction factor or shear stress in the sediment-laden flow, indicating that friction factor is the best hydraulic parameter for prediction of soil aggregate abrasion under different sediment load conditions. The information regarding the soil aggregate abrasion under various sediment load conditions can facilitate soil process-based erosion modeling.     

输气管道站内分离器的选择

介绍了输气管道站内分离器的工作原理及主要结构,并对普通旋风分离器的气体流动、沉降理论进行了分析,同时对几种分离器进行了比较,目前输气管道站内分离器常用的是旋风式分离器。复壁式分离器特别适用于气体杂质中水的成分比较多,杂质的成分比较复杂的场合。