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直通旋流管效率提升研究王建东中国北方车辆研究所China North Vehicle Research Institute直通旋流管效率提升研究?对直通旋流管的认识，为什么提出本课 题？?通过理论分析找到提高的方法,?CFD仿真分析?试验研究?结论直通旋流管直通旋流管用途直通旋流管用途直通旋流管特点?阻力较小，效率适中，效率随流量的减 小而降低。直通旋流管特点?效率曲线-在低流量时效率低直通旋流管特点本文研究目的?就是提高在低流量时效率，使直通旋流管在工作流量范围内都取得高的过滤效 率直通式旋流管的分离机理?对于旋流管分离器，分离性能的基本指标是切割粒径，它主要是由旋流管的旋 转流动所决定的，捕集概率为50%。对 旋流管的性能起着决定性的影响，正是 这个参数决定了旋流管分级效率曲线的 分布。直通式旋流管的分离机理通过计算旋流管入口风速，可以得 到旋流管壁面的切向速度以及旋流 管壁面的轴向速度，最终可以算出 内旋涡半径处的切向速度??RR?xv?v?CS?w??1????fAvRRR ?w x ?2Q???f ?0.005(1?3 c0)直通式旋流管的摩擦系数；C0—旋流管的入口浓度；AR—有摩擦阻力存在的旋流管内部总面积。旋流管的入口浓度小，切向速度速度将提高?直通式旋流管的分离机理?旋转流的切割粒径为?0.375?0.25U 0.875t50?0.215x??-??v2500.625??p?CS??????Rx切向速度增加，切割粒径将减小直通式旋流管的分离机理?分级效率曲线，通常用以切割粒径和斜率两个参数定义。最简单的实用形式 是：1?i?m??1??x50???xi??切割粒径将减小，效率将增大直通式旋流管的分离机理?从上面分析我们可以出，在旋流管和工作流量不变的情况下，提高效率的方法 就是减小入口浓度。?因此采用两级旋流管串联，可以减小第 二级旋流管的粉尘浓度，从而增加旋流 管对小尺寸粒子的分离能力，进而提高 旋流管粗滤器的分离效率。CFD仿真分析?分析中，认为粉尘粒子只要被气流分离 到旋流管的壁面就被捕集，不考虑离子 的反弹。计算中流体相采用修正的k-ε 模型，粒子相采用拉格朗日模型。CFD仿真分析?单管流场中的粒子轨迹(3、4、5微米颗 粒)CFD仿真分析?串联管流场中的粒子轨迹(3、4、5微米 颗粒)CFD仿真分析?相同出口速度下，大粒子和小粒子的分离轨迹不同；小颗粒从旋流管逃逸的要 多，即过滤效率相对较低。串联后明显 可以看出小颗粒从旋流管逃逸的少，即 分离效率大大提高。?我们可以得到通过双级串联能够使旋流 管提高分离效率。试验研究?执行标准：?绝对滤法ISO5011 和QC/T32?分级效率-采用等 速取样原理试验研究单级旋流管测试原理示意图试验研究?双级旋流管测试原理示意图45试验结果分级效率?110100908070603Q=668m/hQ=1002m3/hQ=1336m3/hQ=1670m3/h50403020100-100510152025/?m303540颗粒粒径分 级效 率 /%试验结果?绝对滤法结论?通过理论分析和试验验证，串联旋流管可提高分离效率。?串联旋流管可在全流量范围内保持相对 高的过滤效率。