分离器外文翻译.docx

1、分离器外文翻译Chemical Engineering and Processing 40 (2001) 245254.新的旋风式分离器的计算方法与纷飞挡板和底部清洁的天然气 - 第二部分：实验验证Tomasz Chmielniak a,*, Andrzej Bryczkowskia,b煤化工Zamkowa1，41-803 Zabrze，波兰研究所化学和工艺设备，波兰西里西亚技术Uni6ersity，M. Strzody7，44-100格利维采1999年11月23日收到，在2000年6月6日修订后的形式;2000年6月6日采纳摘 要 派生模型预测研究所收集的效率和压力下降，煤化工（IChPW）

2、与一个旋转挡板的旋风式分离器的设计测试和实验验证的结果。试点工作包含测试气体流速和分离效率和压降转子转速的影响。密封流除尘效率的影响进行了测试。一个旋转挡板分隔的特点是高效率和低的压降。挡板高度的扩展可以得到较高的除尘效率和更低的压降。计算方法与实验结果显示了良好的实验预期。 2001 Elsevier Science B.V.版权所有。关键词 粉尘分离；气旋；旋流挡板；收集效率；压降1 介绍由于旋转分离元素的粉尘分离器的优势，致使过去几年对这类设备1-5建设的深入研究和理论描述。它还涉及建设一个在化工、煤炭加工（IChPW）研究所开发的新型旋风式分离器旋流挡板6。在这个问题上6前文推导的理论

3、模型来预测一个旋转挡板分离器的收集效率和压力下降。在本文章中，发达国家的计算方法的实验和实证检验的结果报告。2 旋风式分离器的计算方法的理论与旋流挡板2.1 收集效率级效率的模型来预测的基础上的Laith和利希特气旋的计算方法7。主要假设的方法是，切向速度分布是由叠加速度场产生的切向进气口和旋转分离挡板的预期获得。获得关系式如下：其中：对除尘效率的影响和挡板的转速有关，包括在参数USZ和m认为速度场的叠加：2.2 压降建议的方法，假定总压降由五个部分压力，由于气体分离器入口，挡板壁的摩擦扩大，通过挡板的流量差距气体流量分隔，旋转运动，并通过出水管6下降。总压降的关系如下：其中：此外，下面假设：

4、 当地的气体膨胀分离器的摩擦系数， 摩擦系数(根据巴特10) 当地的漩涡挡板的摩擦系数， 出口管道的粗糙度，和当地的圆截面段肘摩擦系数为，3 实验 旋风式分离器的直径实验数据为0.168米，图1显示了它的主要尺寸。在分离器的旋流挡板和出水管之间的气动密封应用（图1和图2）。图1。（A）旋风式分离器与一个旋转的挡板和底部清洁的天然气，（B）纷飞的挡板，（C）之间的差距，在飞旋的挡板和出水管的主要尺寸。 (1) 离心式风机 （6a） 旋流挡板 (2) 空气流控制阀 （6b） 出水管 (3) 节流孔 （6c） 排非箱 (4) 灰尘进料器 （7） 控制阀 (5) 粉尘计量阀 （8） 流量计 (6) 旋

5、风式除尘器 （9） 粉尘浓度测量系统 压力测量点 气体流量测量点 T 温度测量点图2。计划的立场，为调查的旋风式除尘器，旋流挡板和底部清洁的天然气。 实验已在试验台上进行的IChPW，这是原理图。2。在室温条件下的空气，特别准备白云石粉尘分别被用作气相和固相。从一个恒定的进给率，固体颗粒被分离器入口引入通过计量阀料斗。等速取样和称量每个测试之前和之后的过滤器，分离器出口的粉尘浓度测定。全面收集效率计算分离器入口（灰尘进给率的测量和空气流速）和出口粉尘浓度测量。收集的粉尘量的测量。测量每个分离效率与质量平衡计算所提供的灰尘，结束分离，离开仪器。使用水U型管连接到设在分离器入口和出口管道测压压降测

6、量仪器。 m3h-1五个转速分离挡板：0，1000，2000，3000和4000转/分钟。假设气体流速范围包含的经营范围内的高效率Stairmand旋风，类似的调查分隔设计（131168m3h-1；计算得平均实验操作条件值；卡伦和Zenz的方程11）。 作为一个标准的上限确定挡板的转速的压降值假设。在旋流挡板大于4000转/分钟的速度压降显著增加，分隔调查相比气旋更具吸引力。测试转速n=1000转/分钟气流速率为135和180m3h-1时，流量对除尘效率的影响，密封的流量范围在0到4.2m3h-1之间。 在实验中使用两个特别准备的粉尘（白云石1，白云石2）细的粒度和粒度分布稳定的特点。表1显示

7、了用马尔文激光粒度仪测得的测试材料的粒度分布。表1 白云石粉尘的粒度分布图3。典型的粉尘的Stairmand12和粉尘的粒度分布在实验中使用（白云石1，白云石2; ui比直径（dp）按质量百分比） 图3显示白云石粉尘之间的比较和精细和超细粉尘描述12。 白云石粉尘的粒度分布曲线位于曲线之间的精细和超细灰尘，接近第二个。高效率旋风整体除尘效率，由数值 53和 84.2分别为精细和超细粉尘12。 起初的实验进行了两个白云石粉尘（见表1）。后面的测试，因为大部份的细颗粒难以分开只有继续与灰尘白云石1。密封流分离效率的影响使用灰尘白云石2进行了测试。 进行了固态负载范围从1.7到5.6gm-3的收集效

8、率的测量。 收集效率和压降随气体中的粉尘浓度上升。，由不同的作者报告实验获得从1g m-38,13,14到 10 g m-313,15,16之间的限值下,粉尘浓度影响对除尘效率和压降是各不相同且微不足道的。预测灰尘负荷对旋风分离器分离效率影响的计算方法，可以用临界负荷 1719或者由于聚集用20,21。 在旋风分离器的分离效率测量与旋流挡板（白云石灰尘1的入口速度在实验假设范围内）计算极限值（简化Muschelknautz“临界负荷”的计算方法17,18)的粉尘浓度范围从7.4到13.5gm-3。 使用清洁的空气，进行压降测试。4 实验结果4.1 密封流 密封流速对分离效率的影响是很小的。为流

9、体流速（135-180m3H-1）的分离效率上升约0.3-0.4%，并且在一个密封的流量达到最大值相当于1m3h-1（速度在出水管和旋流挡板之间的差距等于2.1m s-1）。根据这个结论，后来进行了恒密封流量等于1m3h-1的实验。图4。纷飞尘旋风式分离器分离效率的挡板的速度与流体流动和旋流挡板和底部的效果起飞干净的气体（实验和计算的结果）。图5。与纷飞的挡板和底部的气体流量和纷飞的挡板上的旋风式分离器压力下降速度的影响起飞的洁净气体（实验和计算的结果）。4.2 分离效率 实验结果（见图4）表明，旋流挡板和底部的旋风式分离利用清洁的天然气，具有很高的分离效率。得到的值从94到96.1不等的灰尘

10、和白云石2，从90到95.2为1白云石粉尘。在转速等于0挡板的曲线在约130m3h-1个具有最大值（；图4，白云石粉尘1）。计算流体流动速率气旋直径0.16m（Stairmand设计）有最大分离效率是等于133.7m3h-1（卡伦和Zenz方法的11）。 根据预期通过挡板的转速上升提高分离效率。观察入口速度(vIN=9.9ms-1)较低的范围内的挡板转速对分离效率明显影响.变化挡板转速从0到17.6ms-1时，结果为提高5%的效率。这种影响随入口速度上升，并在实验中应用最大的入口速度变得微不足道，然而那些最大的入口速度比传统的旋风入口速度高出近2倍。4.3 压降 测量结果显示在图. 5。压降随

11、流体的流速和分离挡板转速上升。n=2000r.p.m对漩涡速度的影响是显著的并且随着转速的上升而增加。图5还显示了高效率Stairmand气旋的测试结果。在这个气旋的情况下迅速上升压降与气体流量上升单独研究。在纷飞的速度低于2000 r.p.m. 。整个研究的范围流体流速为旋流挡板分隔的压降低于旋风。这可以归因于清洁的天然气接收与气旋比较有利的条件。平等的压力下降，同时建设发生在（纷飞挡板分隔，Stairmand气旋）等于ca.145m3h-1和ca .180m3h-1(vIN=17.8m s-1)气体流速。5 计算方法的实验验证5.1 分离效率计算方法 计算的结果进行了使用的关系（1）号而得

12、。计算的结果进行了使用的关系（1）号而得。6表明，理论和实验之间的协议是不完整的。 计算的分离效率高于从实验中获得的。平均相对误差为全范围测量值，以m=2.18%。只有在n=0 r.p.m.时计算与实验符合。 为了获得计算和实验数据之间的相关性好，在挡板纷飞速度范围（0-4000 RPM）的修正系数设置成理论的关系。修正系数确定的转速的速度场的叠加挡板的一部分。在旋流分离器的速度场挡板的影响取决于它的旋转速度和流体的流速。根据这一修正因子（k）应履行的条件： ， 且， 且。符合上述条件的关系：其中：，从实验中获得的一个因素数据。 表2在旋流挡板的旋风式分离器的分级效率的理论计算方法的改变方程数

13、 理论计算方法 实验验证计算方法a1的值是根据最小二乘法预测，=0.01024.等于0.64 。表2显示插入校正因子后级效率计算的理论计算方法的改变。修正后的计算方法与实验的结果对应的平均相对误差和最大相对误差。5.2 压降的计算方法 压降计算式中使用的理论关系方程（5）。 比较计算和实验数据的结果表明，方程。（5）不表达以及分离器的压力降的挡板转速的影响。假设两个修正因子的计算和实验数据之间取得更好的练习： 预测因挡板的旋转速度关系中的压降校正因子的a2： （10） 校正因子a3气体流量通过分离挡板当地的摩擦系数为。 因子a2和是最小二乘法的决定因素。在 分别获得和。的值与公布的数据对应良好

14、。各网格（屏幕）和穿孔板与开放纷飞baffle1类似的比率为当地的摩擦系数范围值1030 9。 校正因子预测压降的关系的形式为：其中根据式(6)(8)。 图5显示了计算压降式（11），流体的流速和分离挡板转速的联系。 在式（11）关系式中在相对平均误差和最大相对误差显示出很好的关系。6 结论6.1 密封流 在一个旋转的挡板和底部清洁的天然气的旋风式分离器的气体流是类似于在一个单流气旋之一。当所有的气流进入分离器后，通过直接的出水管（气化率下限是挡板流缺口的下缘），气动密封分离挡板和出水管之间似乎是漫无目的。像在直流式旋风部分天然气可能继续绕流出口管道气体与固体扭转和退出之前22。这可能是之间的

15、气旋顶部和分离时长的距离尖端的天然气出口（短期的22在3DZ2下）。这种气体的流动和重新夹带的气体尘埃粒子的可能性发生风险直接创建一个粒子输运清洁的天然气透过纷飞挡板和出水管之间的差距。考虑到这一点在分离器，旋流挡板气动密封应用。 研究结果表明，气动密封上的分离效率的影响较小。可以预计，这种影响将趋于减少除尘器的规模越来越大。考虑到一套气动密封复杂建设，其在工业规模装置中的应用是漫无目的的。6.2 分离效率 旋流挡板的旋风式分离器的特点是高效率和灵活性。平面特征取得了良好的适用性和气体流装置流量大的波动。 作为一个高效率旋风11由Stairmand给予主要量纲几何分隔（DZ的关系表示）比是相同

16、的。考虑到在一个旋转的挡板（单向旋转式气体流量）图1显示设备的高度除尘器分离过程的课程。可显着减少，而不影响分离效率。单向流动气旋调查结果22表明，最佳的分离长度（气旋屋顶和天然气出口的尖端之间的距离）为2至3气旋直径（2-3DZ）。当分离的长度变得不再分离效率降低。这种效果是由涡强度降低22解释。 长度分离与旋流挡板分隔的情况下对效率的影响，可以选择适当的挡板旋转速度降低。根据上述较高的除尘效率和较低的压降可以得到延长纷飞的挡板高度。图6显示了纷飞的分离效率和压降挡板高度的计算效果（实验验证计算方法）。旋风式分离器 旋流挡板计算方法预测级效率： 旋流分离挡板的速度 尘埃粒子的密度和直径， 流

17、体流动和粘度（气体温度）， 分离器的主要尺寸。 该模型与气旋的实验观察到的趋势是一致的。图6。对旋风式分离器的分离效率和压力下降与纷飞挡板的漩涡挡板高度（hB）和底部起飞清洁的天然气。 0.168中号的分隔符进行计算（计算方法，实验验证）直径（图1）。 级效率计算派生模型和实验验证表明与实验数据吻合良好。图7显示气体流速的计算效果和挡板旋转加快对旋流挡板和底部清洁的天然气的旋风式分离器的分离效率。计算为0.168米直径和白云石粉尘1分离，用实验验证的计算方法。 挡板转速上的灰尘分离效率的影响，随气体流量上升(在高气流速除尘效率为曲线衔接曲线为)。函数的特点是发生最低。虽然没有实验验证，它似乎是

18、在分离器的应用纷飞挡板的缘故。图7.气体流量和挡板转速的影响与纷飞的挡板和底部的旋风式分离器的分离效率起飞干净的气体（实验验证计算方法）。 在测试的建设，相反共同气旋，通过流体流动的下降速率，气体停留时间的增加可以得到不减少的影响尘粒离心力的必要性。它们可以生成由漩涡挡板的运动。在极端情况下，当流体的流速等于0和挡板的运动，引起分离器内流场分离效率达到100。 分离效率的计算方法，在实验室规模的实验验证，目前的研究正在开展的规模在12 000 m3h-1。6.3 压降 一个旋转挡板分隔的特点是低的压降。在n=0 r.p.m在分离器的压降低于与气旋类似的设计比例。压力之间的差异降到增加与流体流速

19、增加分离器和旋风。这也涉及低转速分离挡板。这也涉及低转速分离挡板。较低的压降比在高气体流速旋风除尘器的新建筑，在高纷飞速度的特点。 以下参数的基础上派生的计算方法预测的总压降： 气体流量，其密度（介质和温度条）， 转速分离挡板， 分离器的主要尺寸， 其内表面的条件（摩擦系数）。 总压降的组件列于表3。所给出的数据表明，小部分是由于气体流动的压降通过出水管。在n=0在整个范围内的气体流速等于3.5并且下降同时提高挡板转速。压力下降由于从6至15不等的气体入口和墙面摩擦。旋流分离挡板上的总压降速度的影响是显著高于3000转的n。在低气体流速。决定性的部分可以在总压降归因于气体流量通过旋流挡板的阻力

20、（33-70;取决于气体流量和挡板转速）。 实验验证（校正因子a2，a3）预测与旋转挡板的旋风式分离器的压力降的计算方法给出了与实验数据吻合良好，可用于设计这种类型的设备。表3旋风式分离器的总压力下降与旋流挡板a组件 a压力下降，在本表中分别计算平均气体温度在实验过程中，p1，由于气体的压降扩张分离器入口，p2，分离器内，由于壁的摩擦压降，p3，压降，由于旋转纷飞的议案挡板，p4，由于挡板的流量差距的气流量通过，p5，由于气体通过出水管流压降压降。附录A.命名a1, a2, a3 校正因子（常量）d, D 直径DW 外纷飞挡板的直径，出水管外径DZ 除尘器主体内径F 表面FW 在一个旋转的挡板

21、的分隔符的情况下假定出水管截面积;hB 挡板的高度hs 分离空间高度k 校正因子，见式. （9）L 长度m 涡指数 - 在分离器的速度场的叠加n 挡板旋转（每分钟转速）;涡指数气旋（亚历山大的方程7）p 压降Re 雷诺数Rw Dw/2RIN 入口半径,RZ DZ/2tp 在分离器气体停留时间T 温度u 尘埃粒子的速度up 挡板的切向速度 气体流速B 挡板间气体的流动速度VB 分离空间的体积 气体总流量希腊字母入口收缩系数，见式。 （8）粗糙度;相对误差(%),收集效率摩擦系数 在分离空间的摩擦系数 动力粘度 密度 挡板的角速度 当地的摩擦系数 当地的摩擦系数弯头段 当地的摩擦系数旋风挡板下角标

22、calc 计算值ex 实验值g 气体i 第i个分数IN 分离器入口m 平均值max 最大值out 出水管p 灰尘，尘埃粒子;S 切向速度Z 在RZ半径除非另有说明，所有的数量都以公制单位表示。参考文献1 K. Vena s, S.T. Johansen, A new centrifuge for cleaning dusty gases at temperatures below 500C, In: Proc. Gas Cleaning High Temperatures IChemE Symposium Ser. No.99, 1986, pp.133147.2 B. Brouwers, R

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