高適應性慣性分離器的製作方法

2023-09-21 12:48:55 1

專利名稱：高適應性慣性分離器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於氣固分離的慣性分離器。
背景技術：
氣固分離技術廣泛應用於能源、化工、環保、國防等領域，多年來發展出了多種形 式的氣固分離器，如工業上常用的旋風式分離器、慣性分離器和效率較高的袋式除塵器等， 其中慣性分離器以其結構緊湊、阻力小的優點得以快速發展。已經開發出了結構形狀各異 的分離器，就現有的慣性分離器而言，主要存在以下不足1、分離效率相對較低，對各種粒徑顆粒的分離效率均偏低，被氣流攜帶穿過分離 器的固體顆粒較多，未能達到高效分離的目的。2、對風速的適應性差，當含砂氣流速度較高時，分離效率急劇下降，甚至達到不可 接受的程度，見附圖4的實驗數據。3、阻力特性不夠好，當氣流速度較高時阻力激增，成為系統運行中的主要阻力來 源，增加了動力負荷和運行成本。

發明內容
根據本發明的一個方面，提供了一種用於氣固分離的慣性分離器，其特徵在於包 括多排分離元件，其中所述多排分離元件彼此錯開設置，即後一排的分離元件的開口對著前一排的 分離元件之間的空隙。根據本發明的另一個方面，提供了一種用於氣固分離的慣性分離方法，其特徵在 於包括使待分離的氣體通過上述的慣性分離器。


圖1為根據本發明的-圖2為根據本發明的-圖3為根據本發明的-圖4為根據本發明的-離效率對比圖。附圖標號說明1.分離元件入口4.分離元件內部空間7.分離器側壁D.分離元件翅片長度Wl.分離元件橫向間距
具體實施例方式本發明的優點包括-提高了分離器的分離效率；-降低了分離器的阻力；-解決了分離器對風速敏感的問題，使其在較大的風速變化範圍內保持穩定的分 離效率；-提供了提高慣性分離器效率的一種新方法。本發明人進行了以下工作-通過分析顆粒在分離元件內部的運動軌跡，發現了影響分離效率的重要因素，設 計了分離元件底邊形狀，有效地解決了這一問題；-分析了現有分離器對風速適應性差的原因，通過加大分離元件翅片長度，提高了 分離器對風速的適應性；-運用流體力學原理，合理設計了分離元件布局，優化了分離器內部流場，降低了 分離器阻力。本發明人認識到，在較高的風速下，現有分離器效率不夠理想的原因主要有兩方 面，一是固體顆粒沒能進入分離元件內部，在高速氣流的攜帶下隨氣流通過分離元件間的 間隙逸出分離器；二是進入分離元件的顆粒在與分離元件壁面碰撞後反彈速度過高，重新 進入主氣流區被二次攜帶並逸出。在如圖1和2所示的本發明的實施例中，採取如下措施 解決上述問題-採用了半圓形的分離元件底邊3，改變了顆粒與壁面碰撞後的運動軌跡，顆粒在 分離元件內部4與翅片2、底邊3發生多次碰撞，加劇了顆粒的動能損耗，使其沒有足夠的動 量重新進入高速氣流區；-增加了分離元件翅片2的長度；在根據本發明的實施例，翅片2的長度D為元件 開口 1的寬度W的1. 5 3倍；分離元件翅片2的長度的增加，加大了流動滯止區的深度 和顆粒返回主氣流區的運動距離，使顆粒被二次攜帶的可能性大大降低，同時，沒能進入分 離元件的顆粒及逸出上一排分離元件的顆粒，在同排分離元件間所形成的狹長流動通道5 內運動時，氣流的夾帶作用使顆粒的運動方向更易指向下一級分離元件的開口 1，增加了進 入開口1的概率，此外，加長的翅片2也減小了均勻分布的各排分離元件間存在的通視區寬 度。造成現有分離器在氣流速度較高時阻力過大的原因主要是分離元件外形及布局 不合理，氣流在前後兩排分離元件間流動時，流動方向折轉角過大，分離元件後部尾跡區較 大，形成了強烈的湍流，由此導致分離器的阻力過高。本發明採用的分離元件半圓形底邊有 效減小了尾跡區，加大了分離元件縱向間距Dl從而減小了氣流折轉角，降低了前後兩排分 離元件間流動的湍流強度，在不降低分離器效率的情況下減小了阻力。下面將結合附圖對本發明的實施例作進一步的詳細說明。如圖1和2所示，根據本發明的一個實施例的用於氣固分離的慣性分離器包括分 離器入口 6、側壁7、出口 8及底部9 (圖3)，含有固體顆粒的氣體自入口 6進入分離器，分離 了固體顆粒後的氣體從出口 8排出；一部分固體顆粒經分離元件入口 1進入第一排分離元件的內部空間4，分離元件內部空間4為流動滯止區，該空間4內的氣流速度較低，僅在分離 元件入口 1處有微弱的逆向流動，由於本發明所設計的分離元件在氣體流動方向上的深度 (即翅片長度D)較大，固體顆粒進入分離元件後需運動較長的距離才能到達元件底邊3並 與之發生碰撞，因底邊3為半圓形，顆粒與底邊3及翅片2發生多次碰撞，碰撞後的運動軌 跡複雜，動能消耗較大，加之流動滯止區的深度較大，固體顆粒難以逸出，減少了被氣流二 次夾帶的顆粒數量，有利於顆粒的分離；另一部分未進入第一排分離元件的顆粒以及從第 一排分離元件逸出的少量顆粒，隨氣流在分離元件間的通道5內流動，因該通道較長，顆粒 受氣流曳力作用時間的增長有利於使其運動方向指向第二排分離元件的入口，提高了進入 第二排分離元件內部空間的顆粒數量，從而可以有效提高分離效率。由於流動滯止區的加 深、顆粒與分離元件內壁碰撞次數的增加，使絕大多數顆粒的動能不足以使其逸出元件內 部空間，提高了分離器對風速的適應性，在低風速和高風速下均能保持較高的分離效率；延 長了前後排分離元件的縱向間距，從而加大了前後排分離元件間的流通面積，降低了氣流 平均速度、減小了氣流的折轉角，減小了分離元件背部的湍流區和湍流強度，使分離器的阻 力特性得以改善，與同類分離器相比，在風速較高的情況下對降低阻力的作用明顯。圖4為在實驗室條件下測得的傳統分離器(分離元件翅片長度D等於分離元件寬 度W，底邊3為平面)與本發明的分離器分離效率曲線，實驗所用的分離器內設有四層分離 元件，實驗用砂的粒徑為212 μ m 850 μ m,分離效率定義為分離器回收固體顆粒的質量 與進入分離器的固體顆粒總質量之比。由圖4可見，本發明在較大風速範圍內能實現砂塵 顆粒的有效分離。本發明的效果本發明能夠實現較大風速範圍內砂塵顆粒的有效分離，結構簡單、佔用空間小、組 裝方式靈活。本發明中未作詳細描述的內容屬於本領域專業技術人員公知的現有技術。
權利要求
1、一種高效的慣性分離器，其特徵在於分離元件內部底邊為半圓形。2、一種高效的慣性分離器，其特徵在於分離元件深度D為寬度W的1. 5 3倍。3、一種高效的慣性分離器，其特徵在於前後兩排分離元件間的縱向間距Dl為元 件寬度W的1 2倍。本發明的優點1、與傳統的分離器相比，由於本發明採用了全新的分離元件內部形狀設計，改變 了顆粒在分離元件內的運動軌跡，增大了顆粒返回主氣流區的運動距離，使進入分離元件 的固體顆粒得以高效回收；2、加長的翅片減小了規則排列的分離元件間存在的通視區寬度，改變了顆粒在同 排分離元件間形成的流動通道內的運動軌跡，使其更易進入下一級分離元件；3、加寬的分離元件縱向間距加大了流通面積、減小了氣流折轉角、降低了湍流強 度，從而降低了分離器的阻力；4、對含砂氣流速度的適應性強，當氣流速度提高時阻力上升幅度小、分離效率穩 定，適於在氣流速度變化範圍大的工況下使用。
權利要求
1.用於氣固分離的慣性分離器，其特徵在於包括 多排分離元件，其中所述多排分離元件彼此錯開設置，即後一排的分離元件的開口(1)對著前一排的 分離元件之間的空隙。
2.根據權利要求1的慣性分離器，其特徵在於進一步包括 分離器入口 (6)；側壁(7)； 出口 (8)；以及 底部(9)，其中含有固體顆粒的氣體自入口(6)進入分離器，分離了固體顆粒後的氣體從出口 (8)排出。
3.根據權利要求1或2的慣性分離器，其特徵在於所述分離元件包括 分離元件底邊(3)，翅片(2)，以及所述翅片(2)之間的開口 (I)0
4.根據權利要求3的慣性分離器，其特徵在於 所述分離元件底邊(3)為半圓形。
5.用於氣固分離的慣性分離方法，其特徵在於包括使待分離的氣體通過如權利要求1-4中任何一項所述的慣性分離器。
全文摘要
一種新型的高適應性慣性分離器，其特徵在於包括(1)將分離器的底邊3設計為半圓形；(2)翅片2的長度D為元件開口1的寬度W的1.5～3倍；(3)前後兩排分離元件間的縱向間距D1為元件寬度W的1～2倍。本發明基於新的分離器設計思路，改變了分離元件的底邊形狀、增大了翅片2的長度D，加劇了固體顆粒的動能消耗、增加了顆粒在分離元件內部的運動距離，使顆粒返回主流區的數量減少，提高了分離效率和對風速的適應性；通過改變分離元件外形1～3、增大分離元件間的縱向間距D1，優化了內部流場結構，降低了分離器的阻力。本發明克服了現有分離元件效率低、在氣流速度較高時阻力大等缺點，實現了具有高適應性的氣固慣性分離器設計。
文檔編號B01D45/08GK102091483SQ20101060605
公開日2011年6月15日 申請日期2010年12月23日 優先權日2010年12月23日
發明者包長林, 張華 , 朱克勇, 李宏偉, 王浚, 趙瑢 申請人:北京航空航天大學