案例解析|旋风分离网格划分

网格背景

旋风分离器是利用旋转气流产生的离心力将颗粒从载气中分离出来的装置。其简单的设计,较低的投资成本和几乎无需维护的操作使其非常适合用作更昂贵的最终控制设备(如集尘室或静电除尘器)的预清洁器。旋风除尘器坚固的设计和灵活的组件材料使其特别适用于高温和高压条件。对于大于5μm的颗粒,旋风除尘器的收集效率可达到99%,并且可以在很高的粉尘负荷下运行。
案例解析|旋风分离网格划分的图1
案例解析|旋风分离网格划分的图2

旋风分离器原理

常用的切向导入式旋风分离器的分离原理及结构如下图所示。

其主要结构是一个圆锥形筒,筒上段切线方向装有一个气体入口管,圆筒顶部装有插入筒内一定深度的排气管,锥形筒底有接受细粉的出粉口。含尘气流一般以12—30m/s速度由进气管进入旋风分离器时,气流将由直线运动变为圆周运动。旋转气流的绝大部分,沿器壁自圆筒体呈螺旋形向下朝锥体流动。此外,颗粒在离心力的作用下,被甩向器壁,尘粒一旦与器壁接触,便失去惯性力,而靠器壁附近的向下轴向速度的动量沿壁面下落,进入排灰管,由出粉口落入收集袋里。旋转下降的外旋气流,在下降过程中不断向分离器的中心部分流入,形成向心的径向气流,这部分气流就构成了旋转向上的内旋流。内、外旋流的旋转方向是相同的。最后净化气经排气管排出器外,一部分未被分离下来的较细尘粒也随之逃逸。自进气管流入的另一小部分气体,则通过旋风分离器顶盖,沿排气管外侧向下流动,当到达排气管下端时,与上升的内旋气流汇合,进入排气管,于是分散在这部分上旋气流中的细颗粒也随之被带走,并在其后用袋滤器或湿式除尘器捕集。

案例解析|旋风分离网格划分的图3

几何模型展示

本次网格案例使用的旋风分离器几何模型如下所示,已做内流场抽取。
案例解析|旋风分离网格划分的图4
案例解析|旋风分离网格划分的图5

网格设置与结果展示:

本案例采用网格在线工具中的 cf-mesh模块生成。

网格质量信息:

最大非正交角度为70.26、歪斜率为2.95、最小单元体积为3.8e-11;网格数量1431960(单元数);网格类型:笛卡尔网格。

全局参数设置:

增加全局边界网格尺寸可以加密旋风分离器壁面附近的网格。

案例解析|旋风分离网格划分的图6

体加密设置:

体加密位置的设定是为了保持锥形桶底的网格质量。

案例解析|旋风分离网格划分的图7

面加密设置:

细窄面处进行面加密。

案例解析|旋风分离网格划分的图8

边界层设置:

案例解析|旋风分离网格划分的图9

网格结果展示:

案例解析|旋风分离网格划分的图10
案例解析|旋风分离网格划分的图11
案例解析|旋风分离网格划分的图12
案例解析|旋风分离网格划分的图13
案例解析|旋风分离网格划分的图14
案例解析|旋风分离网格划分的图15
案例解析|旋风分离网格划分的图16
案例解析|旋风分离网格划分的图17

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