在轻烧镁旋流动态煅烧系统工艺的发展过程中,在提高产品的回收指标和降低系统的动力损耗等方面仍需要做出进一步改善。蜗壳式旋风分离器作为轻烧镁旋流动态煅烧系统中最重要的分离设备,是提高系统分离性能的关键所在。为了提高蜗壳式旋风分离器的分离效率,降低压力损失和优化结构尺寸,必须深入地研究蜗壳式旋风分离器湍流流场分布规律以及气固两相分离特性。因此,本文针对蜗壳式旋风分离器的分离性能进行了冷态试验和数值模拟研究,主要研究内容及结果如下:首先通过搭建蜗壳式旋风分离器分离性能测试平台,研究了操作参数对其分离性能的影响,结果表明:蜗壳式旋风分离器的静压降随入口风速的增大而增大,同时通过平均阻力系数法拟合出了静压降与入口风速的关系式;并且根据旋流动态煅烧系统的产品回收指标,得出了最佳的入口风速;在本文研究的浓度范围内,发现适当的增加入口颗粒浓度既能提高分离效率又能降低压力损失。其次以冷态试验模型为对象,选用RSM湍流模型对蜗壳式旋风分离器的三维气相流场进行研究,并通过入口速度与蜗壳式旋风分离器静压降的关系,验证了模型的可靠性,通过研究发现:在速度分布方面,圆柱段速度分布对称性较差,锥体段速度分布对称性较好,而切向速度在锥体底部的分离空间内分布不均匀,呈明显的摆尾现象;另外,湍动能和湍动能耗散率沿半径方向基本上呈轴对称分布,并发现湍流强烈区为排气管附近的环形分离空间内。最后在气相流场的基础上,进行了气固两相流动研究。本文通过单颗粒轨迹追踪发现了影响分离效率的三种现象,并通过颗粒群组轨迹追踪找出了最佳的入口位置;同时研究还发现Dirgo压降经验模型在一定程度上能够预测本文的蜗壳式旋风分离器的压力损失;入口速度的变化对分离效率的影响比较大,颗粒粒径为1μm时,入口速度为26m/s的分离效率要小于速度为22m/s的分离效率。