旋风分离器是一种重要的气固分离设备,它普遍应用于工业生产中。高性能旋风分离器对节能减排,环境保护有重要意义。衡量旋风分离器性能最重要的指标为效率和压降,提高效率,降低压降是一直以来大量学者对旋风分离器的优化目标。然而效率和压降有着互相耦合的关系,往往效率提高的同时,压降也会增大;反之,为了降低压降一般也会造成效率的降低。本文首先研究设计了两种新型旋风分离器,“分隔进气渐扩排气型旋风分离器”(简称GE型)和“分隔进气分流排气型旋风分离器”(简称SE型)。GE型和SE型分离器在标准PV型基础上,改进了排气管结构、入口结构、筒体锥体高度和灰斗结构。然后通过在不同尺寸下与标准PV型的并联对比实验,验证了GE型和SE型都能在保证高效分离的同时,大幅度降低了压降,达到节能减排的目的。为了客观地表征新型旋风分离器的分离性能,采用了等效沉降速度粒径,统一了不同种类的非球形颗粒对粒级效率的影响。接着为了探究新结构高效低阻的优势,对旋风分离器的内部流场进行了对比研究。新型较之标准型内部切向速度降低,内外旋流分界半径增大,中心轴向速度降低。最后提出了新型旋风分离器的性能计算方法。阻力系数计算采用了修正后的ESD压降模型,准确计算了新型旋风分离器的阻力系数,并且研究了各段局部阻力系数。粒级效率计算采用了CAMS模型,并且应用了等效沉降速度粒径的概念,统一了不同颗粒的粒级效率,更科学地定量计算了粒级效率。