本文選題：旋風分離器 + 操作條件　； 參考：《西南石油大學》2016年碩士論文

【摘要】：多管旋風分離器是一種氣固分離設備,因結構簡單、分離效率高等優(yōu)點被廣泛用于輸氣站場天然氣凈化處理工藝過程中。其核心分離元件是導葉式旋風管,待處理氣體沿軸向進入旋風管后,在葉片的導向作用下將流體的軸向運動轉(zhuǎn)換為切向運動,利用氣固兩相的密度差完成氣固分離。輸氣站場主要使用的多管旋風分離器一般由筒體直徑為50～150 mm的多個單管導葉式旋風子并聯(lián)組成,與切向入口式結構相比,具有占地面積小、處理氣量大等優(yōu)點。目前輸氣站場用多管旋風分離器的除塵效果并不十分理想,一方面由于大量顆粒堆積在分離器內(nèi),在清管過程中可能造成堵塞；另一方面分離效率偏低,造成過濾分離器負荷大,濾芯更換頻繁,運行成本高,同時還可能造成下游調(diào)壓、計量設備失效,運行壽命減短。隨著社會對節(jié)能減排要求的不斷提高,不僅需要旋風分離器有較高的分離效率,還要求較低的壓降。因此,本文利用數(shù)值模擬與理論分析相結合的方法,以計算流體力學、多相流為理論依據(jù),對多管旋風分離器的內(nèi)部流場進行仿真分析,并研究了不同操作條件對分離性能的影響規(guī)律。同時,對旋風子的導向葉片結構進行了優(yōu)化。該研究結果可為多管旋風分離器的現(xiàn)場操作提供理論指導,具體研究內(nèi)容如下：首先,基于納維爾-斯托克斯方程和連續(xù)性方程,采用RNG k-ε湍流模型,運用有限體積法,模擬、分析多管旋風分離器內(nèi)部的氣相流場,得到氣相流場的流動規(guī)律。改變流體入口速度,研究其對各單管旋風子進氣均勻性的影響。隨后加入DPM離散相模型模擬兩相分離過程,并計算得到多管旋風分離器的粒級分離效率和壓降。同時,研究不同流體入口速度、顆粒直徑、顆粒密度、操作壓力和顆粒濃度下多管旋風分離器的分離效率和壓降的變化規(guī)律,為現(xiàn)場操作提供理論指導。然后,利用單一變量法,按照同樣的操作條件,對單管旋風子導向葉片的數(shù)量、厚度、葉片入口和流體入口截面距離、葉片出口角度、葉片包弧長和葉片高度六個參數(shù)進行分析,得到分離效率和壓降隨各參數(shù)變化的規(guī)律及相應方程。另外,還對三種不同導向葉片形狀(楔形、弧形和梭形)旋風管的分離效率和壓降進行了分析。通過這些研究,為單管旋風子的優(yōu)化設計奠定基礎。最后,基于RSM曲面響應法和數(shù)值計算相結合的方法對導向葉片進行優(yōu)化設計。建立以分離效率最大和壓降最小為目標函數(shù),以導向葉片的葉片數(shù)量、葉片厚度、葉片包弧長和葉片高度為設計變量的優(yōu)化數(shù)學模型。通過對分離效率和壓降的二次響應曲面的回歸分析,得到單管旋風子導向葉片結構的響應面模型,進一步進行最優(yōu)控制參數(shù)的求解,從而得到導向葉片的優(yōu)化模型。利用實驗室實驗的方法,測量單管旋風子的粒級效率和壓降,并與數(shù)值模擬方法進行對比,模擬結果和實驗結果的符合度應較好。本論文基于計算流體力學軟件Fluent,詳細研究了輸氣戰(zhàn)場用多管旋風分離器的分離性能,對現(xiàn)場操作具有指導意義。另外,結合RSM曲面響應法的導向葉片的優(yōu)化設計,為提高旋風管的分離性能提供參考。
[Abstract]:The invention relates to a multi - tube cyclone separator , which is a gas - solid separation device , and has the advantages of simple structure , high separation efficiency and the like , and is widely used in the process of natural gas purification treatment of gas transmission stations .
On the other hand , the separation efficiency and pressure drop of multi - tube cyclone separator are analyzed by means of numerical simulation and theoretical analysis . In this paper , the response surface model of a single tube cyclone guide vane structure is obtained through regression analysis of the secondary response surface of the separation efficiency and the pressure drop , and the optimization model of the guide vane is obtained . Based on the computational fluid mechanics software FLUENT , the separation performance of the multi - tube cyclone separator for the gas transmission battlefield is measured in detail , and the optimization model of the guide vane is obtained . In addition , the optimization design of the guide vane combined with RSM curved surface response method is used to provide reference for improving the separation performance of the cyclone tube .

【學位授予單位】：西南石油大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TE96

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本文編號：1731616