目前,煤炭消费占能源消费量的比重接近70%。煤炭中包含着许多的劣质煤,而劣质煤在使用时,会排出大量的大气污染物。所以,必须要通过精准、快速的化验检测手段来控制劣质煤的使用。本文依托于项目:“全自动高效高精度煤样制备化验集成系统”,对化验环节中煤粉全水分测量以及制样环节中气动输送展开深入研究,拟在煤样化验环节设计出高效、准确的煤粉全水分测量装置,在制样环节设计出气动输送系统所需的具有优异性能的旋风分离器。具体的研究内容如下:根据全水分测量装置的功能和工艺要求,针对性设计各部分机械结构和控制模块。为了实现自动化,对进料口和摊平结构做了详细设计。通过对比,选择穿透能力强、加热效率高的红外线加热方式加热煤样,采用PID控制算法保证控温的准确性。最后,通过样机实验,验证了所设计的全水分测量装置满足高效、准确的要求。根据气动输送环节功能要求设计出高效旋风分离器,采用计算流体力学技术分析了旋风分离器内三维流场的分布以及颗粒运动的轨迹。确定了流场内的速度、压力、湍动能分布概况,并进一步运用多目标优化理论对旋风分离器关键参数进行优化设计。在Isight软件平台中建立旋风分离器性能的响应面近似模型,采用宽容分层序列多目标优化方法,经过多次迭代计算,得到最优解。最后,通过实验,验证了该优化方案的可行性和准确性。