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旋风分离器是一种高效的多相分离设备,具有结构简单、分离性能稳定、无运动部件、维护方便等优点,在工业上有非常广泛的应用。旋风分离器中纵向环流、短路流、旋进涡核等次级流动的存在使其对5μm以下微细粉尘的分离能力差强人意。为降低这些次级流动对分离效率的影响,许多研究者都研究过抑制这些次级流动的控制技术。本文从降低顶环流对旋风分离器分离效率的影响出发,针对性地提出了新风调控分离器内流场的思路,设计了180°对称新风口模型(C型)和进口上顶板新风口模型(D型)两种加新风的旋风分离器。采用CFD模拟和实验的方法,对比研究了加新风对分离性能的影响和相关的机理。具体研究内容和结果如下:1)对PV型旋风分离器的流场进行了模拟,结果表明:传统旋风分离器存在的顶灰环、纵向环流、短路流等现象会对旋风分离器的性能产生消极影响。因此,引入无尘新风破坏顶灰环、减小短路流从而调控流场,可以提高旋风分离器的性能。2)对圆筒型旋流器的流场进行了模拟,结果表明:改变二次风的进气速度和入口位置,可以调控旋风筒的内部流场。作为旋涡流动控制的一个案例,二次风对旋风筒流场的调控作用可以为加新风旋风分离器的设计提供思路。3)对加新风旋风分离器的流场进行了模拟,结果表明:180°对称新风口高速无尘新风的加入能够显著增大分离器的切向速度、有效改善三维流场的非对称性结构、降低短路流量、减小顶灰环的浓度和范围。进口上顶板新风口高速无尘新风的引入也可以提高分离器的切向速度,抑制顶灰环。因此,加新风的旋风分离器可比PV型分离器有更为优越的分离性能。4)对两种基准模型(A、B)和两种新风模型(C、D)的试验结果表明:总气量相同时,分离效率和粒级效率的排序依次为:D>C>B>A;切割粒径dc50分别为:0.48μm(D型)、0.55μm(C型)、0.58μm(B型)、0.645μm(A型);进出口压降的顺序为:C≈B>A=D。