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除尘器是用来捕集、分离悬浮于空气或气体中粉尘粒子的装置,是炭黑气力输送系统中气固分离装置的主要设备。除尘器的性能用可处理的气体量、气体通过除尘器时的阻力损失和除尘效率来表达。旋风分离器是利用气固两相流体的旋转运动,使固体颗粒在离心力的作用下从气流中分离出来的设备。它是工业中应用较为广泛的除尘设备之一,经常应用于多级除尘系统的一级除尘。布袋除尘器利用有机纤维或无机纤维作为滤袋从而将气体中的粉尘过滤出来,尤其对小颗粒粉尘的净化比较有优势,适合作为除尘系统的二级除尘设备。 本文综述了气力输送系统中气固分离装置的发展,分析了各种类型的分离装置的优缺点,把旋风除尘和布袋除尘两个除尘单元有效的整合到一起,首次提出并设计了一种全新的除尘形式,称之为旋风-布袋组合式除尘器,并在此基础上运用FLUENT软件在考虑气固两相之间的相互作用、炭黑颗粒间碰撞作用及炭黑颗粒与壁面间相互作用的情况下,对其内部气固两相流的流动进行数值求解。 首先利用计算流体动力学CFD软件FLUENT6.3.26对旋风-布袋组合式除尘器进行了数值模拟研究。在深入了解不同类型的布袋除尘器和旋风分离器的基础上,模拟研究了多种组合情况下的气相流场、颗粒运动轨迹、压降及分离效率等。从预备阶段——确定最合适的旋风分离器模型和算法,到整个研究工作的结束,做了大晕模型。通过本文数值研究结果,得到不同结构下的气固两相速度分布、浓度分布以及最优化结构,并确定了一套适合于旋风-布袋组合式除尘器的数值计算方法。 利用所设计的气同分离实验设备,将实验得出的有效数据与模拟结果进行对比分析,通过对比分析发现利用CFD模拟简化的模型得出的结果与实验结果具有较好的一致性和准确性,并总结了设计过程中的经验和不足,可对以后炭黑气力输送系统中气固分离装置的研究提供参考。