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方形旋風分離器內氣固兩相流湍流特性的研究

注意:本論文已在《熱能動力工程》2002,17(2):147-150發表
使用者請注明論文出處
蘇亞欣1 岑可法2 駱仲泱2
(1:東華大學環境科學與工程學院,上海,200051;2:浙江大學熱能工程研究所,杭州,310027)

摘 要: 應用三維顆粒動態分析儀(3D-PDA)對方形下排氣旋風分離器內氣固兩相流場進行了實驗研究。本文對流場、脈動速度、顆粒濃度、湍動能、湍流強度等的分布做了討論。方形旋風分離器內的流動具有Rankine渦的特點,即中心部分為強制渦區,邊壁附近是準自由渦區。邊角處因顆粒/壁面間的相互碰撞引起的準層流運動使得顆粒湍流脈動強烈,湍流動能和局部湍流強度在邊角附近取得較大值,表明在這里兩相流消耗了氣流的能量較多,是造成分離器壓力損失的主要區域之一。邊角有利于顆粒分離,主要原因是脈動強烈,消耗了顆粒和氣流的旋流運動的動能。研究結果為結構優化提供了基礎數據,并為今后的數值模擬研究提供了實驗對比。
 
關鍵詞: 方形下排氣分離器 氣固兩相湍流運動 三維顆粒動態分析儀(3D-PDA)

Experimental study on the turbulent characteristics of the gas-solid suspension in a square cyclone separator

Yaxin Su1 Kefa Cen2 Zhongyang Luo2
( 1: College of Environmental Science and Engineering, Donghua University, Shanghai, 200051; 2: Institute for Thermal Power Engineering, Zhejiang University, Hangzhou, 310027 )

Abstract:Three-dimensional Particle Dynamics Analyzer was employed to study the gas-solid flow in a square-shaped cyclone separator which was designed for large CFB application. Distribution of flow vector, fluctuating velocity, turbulent kinetic energy ,turbulent intensity and particle concentration were discussed. The swirling flow inside the cyclone showed the Rankine vortex characteristics, i e, strong swirling vortex at the central region of the cross-section and weak swirling quasi-free vortex near the wall. The quasi-laminar motion of particles at the corners due to particle-particle/wall collision enhanced the turbulent movement there, which led to the local peak value of the turbulent kinetic energy and turbulent intensity. The corner is one of the major region to cause pressure drop because the suspension at the corners consumed more energy of the flow. The corners were found to be beneficial to particle separation mainly because the strong fluctuating flow consumed much of the kinetic energy of both the particle and gas.
Keywords: square-shaped cyclone separator; heat transfer model

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