旋风分离器中颗粒流动的研究

       虽然旋风分离器经常用于化学和工艺工程机械,以将固体颗粒与气态或液态载体相分离,但缺乏关于旋风分离过程的详细知识 - 特别是小颗粒的分离过程。为了提高对工作机理的理解并促进旋风分离器的优化,有必要了解流场并获得有关旋风分离器内颗粒分布的一些信息。因此,使用激光多普勒和相位多普勒风速测定法进行了详细的流量和粒子测量。

 

测试用的旋风分离器和测量设备

       测量在全尺寸测试旋风器中进行,该旋风器专门为光学测量技术的应用而准备。旋风分离器配有玻璃盖板和安装在圆柱形部分中的四个矩形窗口。气体旋风器的物理尺寸和测量区域的位置如图1所示。

使用具有6W Ar离子激光器的Dantec Dynamics LDA / PDA系统进行测量。对于LDA测量,系统使用BSA增强信号处理器操作,并且使用常规PDA接收器(三个检测器)和PDA增强信号处理器进行粒度测量。

通过旋风分离器的空气流量设定为800m3/ h,入口速度为13m / s。使用具有DEHS液体接种的Palas AGF-5D粒子发生器产生非常精细的示踪剂液滴用于空气流场测量。对于粒度和流动测量,使用在0.3kg/h的颗粒载荷下平均粒度为1.1μm(数量分布)的石灰石。

由于石灰石粉末由非球形颗粒组成,因此有必要验证是否是合适的尺寸来进行PDA测量。因此,在旋风分离器的吸气管中进行比较测量。用PDA和激光衍射(SYMPATEC的HELOS)测量颗粒。由于用两种仪器测量的尺寸分布非常一致(见图2),因此可以得出结论,PDA似乎非常适合这种应用。

石灰石的平均折射率为1.55。选择64°的散射角用于PDA测量,即收集通过颗粒的折射光。

图1 旋风分离器的几何形状

结论

       在盖板附近有一个强颗粒负载区域,但是对于所研究的旋风分离器,与普遍接受的沿着涡流探测器的粒子传输理论不一致。因此,可以使涡流探测器比通常假设的短得多,而不会降低分离效率。

       PDA技术已被证明可提供有关旋风分离器中固相的有价值信息,从而更好地了解旋风流场中的分离机理

测试用旋风分离器和测试设备

测量结果

       定义了旋风分离器内190个测量点的网格。选定的测量区域覆盖了旋风流场的内部部分,这是本研究的主要内容。测量的中值粒径和粒子浓度显示在图3和4中。

PDA和激光衍射测量的结果对比

图3 中值粒径

图4 粒子浓度

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