【摘 要】
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旋风分离器作为分离气固两相混合物的离心设备,被广泛地应用于石油、化工、燃煤发电等工业领域中。针对乙烯裂解装置中的旋风分离器内的两相流动问题,本文采用计算流体力学（CFD）方法开展了数值模拟研究,以期能够更加深入、更加全面地认识旋风分离器内部流动规律,为旋风分离器结构优化和工业应用提供依据。首先,采用雷诺应力模型针对旋风分离器内气相流体动力学特性开展研究,分析了气相速度场分布和压力场分布规律。结果表
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旋风分离器作为分离气固两相混合物的离心设备,被广泛地应用于石油、化工、燃煤发电等工业领域中。针对乙烯裂解装置中的旋风分离器内的两相流动问题,本文采用计算流体力学（CFD）方法开展了数值模拟研究,以期能够更加深入、更加全面地认识旋风分离器内部流动规律,为旋风分离器结构优化和工业应用提供依据。首先,采用雷诺应力模型针对旋风分离器内气相流体动力学特性开展研究,分析了气相速度场分布和压力场分布规律。结果表明:（1）RSM模型所计算的旋风分离器内切向速度和轴向速度与实验值吻合较好,能够较为准确地模拟出旋风分离器内流动特性;（2）旋风分离器圆筒体段内的气流具有较好的对称性,但是在进入圆锥体区域后就会在二次涡流的作用下破坏了气流的对称性。而在强旋流的作用下,进入到排气管的气流矢量仍然具有较佳的对称性,未受到进气管气流的影响;（3）旋风分离器的最大总压出现在进气管入口处,在壁面摩擦力的影响之下,总压力从圆筒体段到圆锥体段呈现出日益降低的趋势。其次,对旋风分离器气固两相流场开展模拟研究,采用随机轨道模型对旋风分离器内颗粒运动形式及其分离特性进行了研究分析;进一步的,考察分析了排气管直径、插入深度和筒体柱段长度对分离性能的影响。结果表明:（1）对于单颗粒,粒径越大,受到的离心力越大;（2）排气管有大量的固体颗粒逃逸;当粒径增大为6μm时,经过排气管逃逸的固体颗粒数量大幅度减小;当粒径增大为15μm时,固体颗粒基本被全部捕集;（3）De=72mm时所对应的分离效率最高,随着排气管插入深度的增大,旋风分离器的分离效率和压降均会随之而增大,HC=335mm时所对应的分离效率最高。
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