摘 要：燃?xì)廨啓C(jī)旋風(fēng)分離器性能關(guān)系到燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)氣濾清設(shè)備的效果。本文從旋風(fēng)分離技術(shù)的基本介紹、旋風(fēng)分離器的構(gòu)造與機(jī)理、旋風(fēng)分離器的性能指標(biāo)等幾個(gè)方面對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)旋風(fēng)分離器性能進(jìn)行分析探討。

關(guān)鍵詞：燃?xì)廨啓C(jī)；旋風(fēng)分離器；性能

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.07.060

從燃?xì)廨啓C(jī)的構(gòu)造上看，進(jìn)氣濾清設(shè)備是一項(xiàng)十分重要的構(gòu)成。正是有了該構(gòu)造，渦輪機(jī)和壓縮機(jī)才能夠免受砂礫和鹽分等對(duì)機(jī)器的侵損。機(jī)器在運(yùn)作的過程中，常常會(huì)吸入一定量的海鹽等雜質(zhì)，這些雜質(zhì)在潮濕的環(huán)境下發(fā)生變質(zhì)，生成酸堿等有害物質(zhì)。在這種環(huán)境下，壓氣機(jī)的運(yùn)作效率無疑會(huì)受到影響，不僅如此，渦輪機(jī)也會(huì)發(fā)生熱腐蝕。另外這些雜質(zhì)堆積在一起還會(huì)堵塞冷卻通道。一般來說，小于10μm的顆粒一般不會(huì)影響機(jī)器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，侵損問題更是無從談起。據(jù)此，在對(duì)機(jī)器進(jìn)行常規(guī)檢查的過程中，應(yīng)該努力將雜質(zhì)大小控制在該數(shù)字以內(nèi)。相反，如果雜質(zhì)的尺寸大于20um且數(shù)量較多，就會(huì)在很大程度上影響機(jī)器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，引發(fā)安全問題。本文圍繞高效濾清系統(tǒng)展開，重點(diǎn)研究了如何去除尺寸大于10μm的雜質(zhì)的問題，以期通過雜質(zhì)的去除避免機(jī)器故障現(xiàn)象的發(fā)生。濾清系統(tǒng)由三部分構(gòu)成，分別是旋風(fēng)級(jí)、網(wǎng)墊級(jí)和慣性級(jí)。這三者有著各自不同的功能，如旋風(fēng)級(jí)的功能是除沙和含鹽液滴，本文將主要對(duì)旋風(fēng)級(jí)進(jìn)行研究。

1 旋風(fēng)分離技術(shù)的基本介紹

自從問世以來，離心式分離器經(jīng)歷了不斷的發(fā)展和改進(jìn)，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)已經(jīng)日臻完善，流動(dòng)模型也初步建成，可以說整個(gè)機(jī)器已經(jīng)有了較大改善并因此受到廣泛認(rèn)可。特別是在西方一些經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)的國(guó)家，旋風(fēng)分離器更是得到了廣泛的應(yīng)用。事實(shí)上，從1900至1950年長(zhǎng)達(dá)五十年的時(shí)間中，對(duì)旋風(fēng)分離器機(jī)器運(yùn)作機(jī)理的研究并未引起有關(guān)人員的重視，全世界范圍內(nèi)也鮮有相關(guān)著作問世。在這一階段，該機(jī)器只能對(duì)尺寸大于40?m的微粒進(jìn)行分離，無法使該數(shù)字得到進(jìn)一步降低。后來，隨著科技的發(fā)展與時(shí)代的進(jìn)步，到1960年左右，旋風(fēng)分離技術(shù)又有了較大改進(jìn)，旋風(fēng)分離器的運(yùn)作效率也有所提高。在實(shí)踐的基礎(chǔ)上，人們反復(fù)測(cè)驗(yàn)該機(jī)器的內(nèi)部濃度場(chǎng)，深化了對(duì)內(nèi)部濃流場(chǎng)的理解，充分認(rèn)識(shí)到了除塵對(duì)于機(jī)器正常運(yùn)轉(zhuǎn)的重要意義，使相關(guān)的理論得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。得益于相關(guān)理論的進(jìn)步，旋風(fēng)分離器在應(yīng)用層面也出現(xiàn)了較大改觀，捕集水平大幅提升。后來，隨著DEL旋風(fēng)分離器的研制成功，利用機(jī)器人們已經(jīng)能夠成功捕集尺寸大約為40 納米的塵粒。隨后，依托電算的方法，東德的一些科學(xué)家為實(shí)現(xiàn)最佳的捕塵效果，將無量綱的量編成計(jì)算機(jī)程序，取得了一系列的成果。在這之后，在全世界范圍內(nèi)出現(xiàn)了各種各樣的有著強(qiáng)大微塵捕捉能力的旋風(fēng)分離器，在這其中影響較大的有日本的Jelclone等。從應(yīng)用層面來看，這些裝置已經(jīng)具備了強(qiáng)大的超微細(xì)顆粒捕集能力。與此同時(shí)，值得注意的是雖然作為最基礎(chǔ)的分離氣體和固體的裝置，旋風(fēng)分離器已有超過百年的應(yīng)用史，其應(yīng)用水平卻總是超前于理論框架的建設(shè)，其實(shí)踐水平受到了理論發(fā)展的極大限制。相關(guān)理論不夠成熟，沒有引發(fā)學(xué)者的關(guān)注。

從具體特征上看，旋風(fēng)分離器有著明顯的優(yōu)勢(shì)，它便于安裝，成本不高且結(jié)構(gòu)不是特別復(fù)雜。正是得益于這些優(yōu)點(diǎn)，在較長(zhǎng)的時(shí)間里旋風(fēng)分離器受到了相關(guān)企業(yè)，如發(fā)電廠和船舶等企業(yè)的極大青睞。利用這一裝置，企業(yè)對(duì)高壓高溫以及其他關(guān)鍵領(lǐng)域的設(shè)備行了除塵處理。在某種程度上可以說，當(dāng)前旋風(fēng)分離器已經(jīng)成為企業(yè)進(jìn)行除塵處理的必不可少的裝置。低水面潛艇在除鹽、防潮以及除塵等方面有著較高要求，因此當(dāng)前大多數(shù)低水面艦艇都裝備有旋風(fēng)分離器。如果該裝置的除塵除雜作用能夠得到較好地發(fā)揮，那么燃?xì)廨啓C(jī)的性能就能夠獲得極大的保障。

2 旋風(fēng)分離器的構(gòu)造與機(jī)理

從本質(zhì)上看，旋風(fēng)分離器隸屬于慣性分離器，其工作原理是：利用固體和氣體的旋轉(zhuǎn)，使離心力推動(dòng)雜陳將其分離。最初的慣性分離器構(gòu)造繁瑣且不易操作，后來經(jīng)過技術(shù)的不斷改進(jìn)，其構(gòu)造中逐漸去除了那些繁雜無用的設(shè)計(jì)，變得相對(duì)簡(jiǎn)單。當(dāng)前，各種類型的分離器如葉柵式分離器等層出不窮，但是從目前形勢(shì)來看應(yīng)用最多的還是旋風(fēng)分離器。雖然這些分離器有著各自不同的特點(diǎn)，而且被應(yīng)用于不同的領(lǐng)域和設(shè)備，但是其機(jī)理都是一樣的。事實(shí)上，也正是因?yàn)檫@些分離器有著各自不同的特點(diǎn)，因此才能夠在不同的領(lǐng)域中發(fā)揮不同的作用。在選擇分離器時(shí)，應(yīng)該對(duì)所要去除的顆粒的特質(zhì)進(jìn)行全面把握，根據(jù)雜質(zhì)的尺寸、體積等因素選擇適當(dāng)?shù)姆蛛x器。

3 旋風(fēng)分離器的性能指標(biāo)

效率和壓降是旋風(fēng)分離器的主要性能指標(biāo)。在對(duì)分離器的性能進(jìn)行研究的過程中，應(yīng)該將研究的重點(diǎn)放在這兩方面，實(shí)現(xiàn)提高效率和降低壓力的目標(biāo)。在進(jìn)行測(cè)驗(yàn)的過程中，這兩項(xiàng)性能往往不能同時(shí)獲得。故此，應(yīng)該對(duì)二者進(jìn)行全面衡量。從根源上看，湍流動(dòng)能和壁面摩擦能夠?qū)е伦枇p失，因此在進(jìn)壓降設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該從這兩方面著手，最大程度地實(shí)現(xiàn)壓降。另外，從提高效率的角度而言，可通過延伸管長(zhǎng)等方式實(shí)現(xiàn)。事實(shí)上，即使是面對(duì)同一個(gè)問題，不同的設(shè)計(jì)者也會(huì)提出不同的解決辦法，也正是因?yàn)槿绱?，?dāng)前旋風(fēng)分離器的種類越來越多。國(guó)內(nèi)的高等院校如哈爾濱工程大學(xué)等也在該領(lǐng)域進(jìn)行了一系列的探究，該校曾經(jīng)對(duì)旋風(fēng)分離器的內(nèi)部構(gòu)造進(jìn)行了改動(dòng)，取得了一定成果。

4 結(jié)語

燃?xì)廨啓C(jī)是進(jìn)氣濾清設(shè)備重要組成部分，對(duì)于渦輪機(jī)和壓縮機(jī)免受砂礫和鹽分等對(duì)機(jī)器的侵損具有十分重要的作用，本文從主要從旋風(fēng)分離器的角度對(duì)其高效濾清進(jìn)行分析，以便其更好的發(fā)揮作用。

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作者簡(jiǎn)介：彭顯尚（1991-），男，湖南長(zhǎng)沙人，本科，研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化（機(jī)電一體化）。