旋风分离器流场分布特性的研究进展

李杰¹，张纹郗¹，赵跃¹，邱仰杰²，申文辉²，张遵乾¹

（1.华北理工大学 冶金与能源学院，河北 唐山 063210；2.新疆昆仑钢铁有限公司，新疆 五家渠 831300）

摘要：为提升旋风分离器在除尘系统中的性能，本文系统阐述旋风分离器内部流场分布特性的研究进展。通过利用CFD软件对速度场及压力场进行数值模拟，揭示流场规律；利用测量仪器对流体瞬时物理量进行测量，揭示流场特性；围绕速度场与压力场，深入探讨其对压降能耗以及颗粒分离效率的作用规律。结果表明：切向速度是决定分离效率的关键参数，而轴向与径向速度会分别引发“顶灰环”和“短路流”现象，影响颗粒的去向；压降则受物理构造、流体性质与操作参数的控制，且与速度的大小息息相关。在保证速度场优化目标不受影响的条件下，应减小压降。优化进料口的结构与尺寸是增大切向速度，抑制“顶灰环”和“短路流”现象重要的方法；优化溢流管几何参数和调节流体性质（如温度、湿度）是提升旋风分离器分离效率与减小压降的有效路径；研究表明，结合数值模拟与人工智能算法可实现高精度性能预测与低成本设计优化，为钢铁行业的节能减排提供理论依据与技术支持。

关键词：旋风分离器；气固两相流；离心力；分离效率