專利名稱：高適應(yīng)性慣性分離器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于氣固分離的慣性分離器。
背景技術(shù)：
氣固分離技術(shù)廣泛應(yīng)用于能源、化工、環(huán)保、國防等領(lǐng)域，多年來發(fā)展出了多種形 式的氣固分離器，如工業(yè)上常用的旋風(fēng)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(jié)構(gòu)緊湊、阻力小的優(yōu)點得以快速發(fā)展。已經(jīng)開發(fā)出了結(jié)構(gòu)形狀各異 的分離器，就現(xiàn)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(fēng)速的適應(yīng)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(shù)據(jù)。3、阻力特性不夠好，當氣流速度較高時阻力激增，成為系統(tǒng)運行中的主要阻力來 源，增加了動力負荷和運行成本。
發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種用于氣固分離的慣性分離器，其特征在于包 括多排分離元件，其中所述多排分離元件彼此錯開設(shè)置，即后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(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種用于氣固分離的慣性分離方法，其特征在 于包括使待分離的氣體通過上述的慣性分離器。
圖1為根據(jù)本發(fā)明的-圖2為根據(jù)本發(fā)明的-圖3為根據(jù)本發(fā)明的-圖4為根據(jù)本發(fā)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(nèi)部空間7.分離器側(cè)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(fā)明的優(yōu)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(fēng)速敏感的問題，使其在較大的風(fēng)速變化范圍內(nèi)保持穩(wěn)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(fā)明人進行了以下工作-通過分析顆粒在分離元件內(nèi)部的運動軌跡，發(fā)現(xiàn)了影響分離效率的重要因素，設(shè) 計了分離元件底邊形狀，有效地解決了這一問題；-分析了現(xiàn)有分離器對風(fēng)速適應(yīng)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(fēng)速的適應(yīng)性；-運用流體力學(xué)原理，合理設(shè)計了分離元件布局，優(yōu)化了分離器內(nèi)部流場，降低了 分離器阻力。本發(fā)明人認識到，在較高的風(fēng)速下，現(xiàn)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(nèi)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后反彈速度過高，重新 進入主氣流區(qū)被二次攜帶并逸出。在如圖1和2所示的本發(fā)明的實施例中，采取如下措施 解決上述問題-采用了半圓形的分離元件底邊3，改變了顆粒與壁面碰撞后的運動軌跡，顆粒在 分離元件內(nèi)部4與翅片2、底邊3發(fā)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(qū)；-增加了分離元件翅片2的長度；在根據(jù)本發(fā)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(qū)的深度 和顆粒返回主氣流區(qū)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(nèi)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(qū)寬 度。造成現(xiàn)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，氣流在前后兩排分離元件間流動時，流動方向折轉(zhuǎn)角過大，分離元件后部尾跡區(qū)較 大，形成了強烈的湍流，由此導(dǎo)致分離器的阻力過高。本發(fā)明采用的分離元件半圓形底邊有 效減小了尾跡區(qū)，加大了分離元件縱向間距Dl從而減小了氣流折轉(zhuǎn)角，降低了前后兩排分 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(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例作進一步的詳細說明。如圖1和2所示，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的用于氣固分離的慣性分離器包括分 離器入口 6、側(cè)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 了固體顆粒后的氣體從出口 8排出；一部分固體顆粒經(jīng)分離元件入口 1進入第一排分離元件的內(nèi)部空間4，分離元件內(nèi)部空間4為流動滯止區(qū)，該空間4內(nèi)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，由于本發(fā)明所設(shè)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后需運動較長的距離才能到達元件底邊3并 與之發(fā)生碰撞，因底邊3為半圓形，顆粒與底邊3及翅片2發(fā)生多次碰撞，碰撞后的運動軌 跡復(fù)雜，動能消耗較大，加之流動滯止區(qū)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(shù)量，有利于顆粒的分離；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(nèi)流動，因該通道較長，顆粒 受氣流曳力作用時間的增長有利于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(nèi)部空間的顆粒數(shù)量，從而可以有效提高分離效率。由于流動滯止區(qū)的加 深、顆粒與分離元件內(nèi)壁碰撞次數(shù)的增加，使絕大多數(shù)顆粒的動能不足以使其逸出元件內(nèi) 部空間，提高了分離器對風(fēng)速的適應(yīng)性，在低風(fēng)速和高風(fēng)速下均能保持較高的分離效率；延 長了前后排分離元件的縱向間距，從而加大了前后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(zhuǎn)角，減小了分離元件背部的湍流區(qū)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(fēng)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(tǒng)分離器(分離元件翅片長度D等于分離元件寬 度W，底邊3為平面)與本發(fā)明的分離器分離效率曲線，實驗所用的分離器內(nèi)設(shè)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(zhì)量 與進入分離器的固體顆?？傎|(zhì)量之比。由圖4可見，本發(fā)明在較大風(fēng)速范圍內(nèi)能實現(xiàn)砂塵 顆粒的有效分離。本發(fā)明的效果本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)較大風(fēng)速范圍內(nèi)砂塵顆粒的有效分離，結(jié)構(gòu)簡單、占用空間小、組 裝方式靈活。本發(fā)明中未作詳細描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。
權(quán)利要求
1、一種高效的慣性分離器，其特征在于分離元件內(nèi)部底邊為半圓形。2、一種高效的慣性分離器，其特征在于分離元件深度D為寬度W的1. 5 3倍。3、一種高效的慣性分離器，其特征在于前后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(fā)明的優(yōu)點1、與傳統(tǒng)的分離器相比，由于本發(fā)明采用了全新的分離元件內(nèi)部形狀設(shè)計，改變 了顆粒在分離元件內(nèi)的運動軌跡，增大了顆粒返回主氣流區(qū)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(guī)則排列的分離元件間存在的通視區(qū)寬度，改變了顆粒在同 排分離元件間形成的流動通道內(nèi)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(zhuǎn)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(yīng)性強，當氣流速度提高時阻力上升幅度小、分離效率穩(wěn) 定，適于在氣流速度變化范圍大的工況下使用。
權(quán)利要求
1.用于氣固分離的慣性分離器，其特征在于包括 多排分離元件，其中所述多排分離元件彼此錯開設(shè)置，即后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(jù)權(quán)利要求1的慣性分離器，其特征在于進一步包括 分離器入口 (6)；側(cè)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，分離了固體顆粒后的氣體從出口 (8)排出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的慣性分離器，其特征在于所述分離元件包括 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(jù)權(quán)利要求3的慣性分離器，其特征在于 所述分離元件底邊(3)為半圓形。
5.用于氣固分離的慣性分離方法，其特征在于包括使待分離的氣體通過如權(quán)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(yīng)性慣性分離器，其特征在于包括(1)將分離器的底邊3設(shè)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)前后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(fā)明基于新的分離器設(shè)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(nèi)部的運動距離，使顆粒返回主流區(qū)的數(shù)量減少，提高了分離效率和對風(fēng)速的適應(yīng)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(yōu)化了內(nèi)部流場結(jié)構(gòu)，降低了分離器的阻力。本發(fā)明克服了現(xiàn)有分離元件效率低、在氣流速度較高時阻力大等缺點，實現(xiàn)了具有高適應(yīng)性的氣固慣性分離器設(shè)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(yōu)先權(quán)日2010年12月23日
發(fā)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(xué)