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基于 fluent 软件的旋风除尘器优化设计
旋风除尘器是一种重要的气 -固分离设备，因为其结构简单、 设备紧凑、 制造容易、成本相对较低等优点，被广泛应用于矿山、化工、能源、环保、 冶金、建材等众多工业领域。然而往往因其结构设计不正确，尺寸匹配不 合理等因素限制了除尘效率的提升，同时能耗专门大。
当前，随着经济增长及国家对环境爱护日益重视，工业生产中，迫切 需要一种高效率低能耗的新型旋风除尘器。为此，本文针对旋风除尘器传 统设计方法不够完善，通用性差及其内部三维流场规律认识不全面等咨询 题，采纳优化设计和数值模拟相结合的研究方法，考察分析了不同情形下 的颗粒运动轨迹及不同入口颗粒浓度、不同排气管插入深度、不同进气口 形状、不同直管长度等操作与结构参数对分离性能的阻碍；采纳 Fluent 软 件进行数值模拟，基于上述的数值模拟结果，有效地推测了优化型旋风除 尘器结构尺寸匹配的合理性及提出的优化设计方法的可行性，从而为今后 旋风除尘器的研制提供了一种通用的设计方法。因此本文的研究不管是在 工程应用，依旧在理论研究方面上都具有十分重要的价值。
关键词：旋风除尘器；优化设计；数值模拟； Fluent
ABSTRACT
Cyclone separator is an important gas-solid separation equipment, whi ch has many advantages, such as simple structure, compact equipment, ea sy to manufacture, relatively low-cost and so on. So it has been widely a pplied in the mining,chemical industry, energy source,environmental protec tion, metallurgy, building materials and the other industrial fields. Howeve r, because of unreasonable structure design and size matchingfactors, whic h restrict the efficiency improving, besides it wastes more energy consum ption.
Key words:Cyclone separator; Optimization design; Numerical simulat ion;Fluent
名目
第一章 绪论 1
论文研究的目的 1
论文研究方法及内容 2
第二章 旋风除尘器的分离理论与性能分析 3
旋风除尘器的工作过程 3
旋风除尘器内部的旋流 3
旋风除尘器的分离理论 4
旋风除尘器的性能评判指标 7
阻碍除尘器的性能的因素 9
第三章 CFD 原理 14
CFD 简介 14
常用 CFD 软件 15
CFD 理论基础 16
常用离散化方法 17
CFD 中的三维湍流模型 18
CFD 求解过程 19
第四章 Stairmand 型旋风除尘器的流场模拟 19
Stairma nd型旋风除尘器结构尺寸的确定 19
FLUENT 流畅模拟 21
26
第五章 0C型旋风除尘器的结构设计及流场模拟
改进思想 26
改进措施 26
OC型旋风除尘器的除尘机理 28
OC型结构设计29
OC型旋风除尘器流场模拟 31
第六章 结论与展望 36
课题结论 36
课题展望 36
致谢 39
第一章 绪论 旋风除尘器自从应用于工业生产以来，已将近有百余年的历史。然而 因为其结构设计尺寸不合理等因素限制了除尘效率的提升，同时能耗专门 大。当前，因为国民经济的持续增长，国家提出了“节能减排”战略，在 工业生产中，迫切需要研制高效率低能耗的新型旋风除尘器。为此，本文 针对旋风除尘器传统设计方法不够完善，通用性差及其内部三维流场规律 认识不全面等咨询题，采纳优化设计和数值模拟优化相结合的研究方法， 第一基于经典的 Leith-Licht 边界层分离理论，建立了旋风除尘器优化设计 数学模型，通过体会公式得出了设计工况下的结构尺寸；然后以优化出的 旋风除尘器为研究对象，通过商业软件 FLUENT ，对其内部气相流场进行 了数值模拟，对旋风除尘器内部的固相颗粒进行了数值模拟研究，考察分 析了不同情形下的颗粒运动轨迹及不同入口颗粒直径等对分离性能的阻 碍；最后，基于上述的数值模拟结果，有效地推测了优化型旋风除尘器结 构尺寸匹配的合理性及提出的优化设计方法的可行性。