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本文以试验为手段,研究结构参数对方形分离器性能影响的规律,以分离器效率为目标,得到了各参数的优化值。通过对方形分离器内部气固流场的数值模拟,探明了结构参数对分离器性能的影响机制。通过试验观察,了解了方形分离器在高浓度下的分离特点。设计了42个不同结构参数的方形分离器,它们具有相同直段边长D=300mm和4个变化的参数,其中入口高宽比a/b变化范围为3.8~10.56,芯筒直径d变化范围为0.27D~0.5D,芯筒插入深度s的变化范围为0.5D~0.7D,直段高度h的变化范围为1.8D~2.8D。在冷态试验装置上,保持相同的运行工况,按正交试验设计,首先测试27个分离器的分离效率。结果表明:4个参数对分离效率的影响由大到小依次为入口高宽比a/b、直段高度h、芯筒直径d、芯筒插入深度s;入口高宽比a/b与直段高度h之间存在着较强的交互作用;芯筒直径和芯筒插入深度在试验的变化范围内存在最优值,分别为d=0.4D和s=0.6D。为了进一步研究入口高宽比、直段高度对分离器性能的影响,在相同的运行工况下,按照全面试验设计,测试了15个不同入口高宽比a/b及直段高度h的方形分离器的分离效率及阻力。得到两参数对分离器性能的影响规律,并得到它们的最优值,分别为a/b=8和h=1.8D。利用商用CFD计算软件Fluent6.1,采用雷诺应力模型(RSM)计算了其中5个不同入口高宽比及直段高度的方形分离器气相流场;采用随机轨道模型计算了不同粒径颗粒的运行轨迹。通过对气相流场和颗粒运行轨迹分析,探明了入口高宽比及直段高度对方形分离器性能影响的机制。在稳定工况下,观察了高浓度下方形分离器内气固分离过程。大部分粗颗粒进入分离器后在惯性力的作用下被分离,撞壁后沿分离器角落下降,只有少部分跟随性好的细颗粒随气流进入分离空间,在离心力的作用下分离。浓度对分离效率的影响主要体现在颗粒的团聚及粗颗粒对细颗粒的夹带作用,在分离空间内进行离心分离的浓度很低的细颗粒的分离结果决定着分离器的分离性能。