高适应性惯性分离器 技术领域 ：
本发明涉及一种用于气固分离的惯性分离器。 背景技术 ：
气固分离技术广泛应用于能源、 化工、 环保、 国防等领域， 多年来发展出了多种形 式的气固分离器， 如工业上常用的旋风式分离器、 惯性分离器和效率较高的袋式除尘器等， 其中惯性分离器以其结构紧凑、 阻力小的优点得以快速发展。已经开发出了结构形状各异 的分离器， 就现有的惯性分离器而言， 主要存在以下不足 ：
1、 分离效率相对较低， 对各种粒径颗粒的分离效率均偏低， 被气流携带穿过分离 器的固体颗粒较多， 未能达到高效分离的目的。
2、 对风速的适应性差， 当含砂气流速度较高时， 分离效率急剧下降， 甚至达到不可 接受的程度， 见附图 4 的实验数据。
3、 阻力特性不够好， 当气流速度较高时阻力激增， 成为系统运行中的主要阻力来 源， 增加了动力负荷和运行成本。 发明内容
根据本发明的一个方面， 提供了一种用于气固分离的惯性分离器， 其特征在于包括： 多排分离元件，
其中所述多排分离元件彼此错开设置， 即后一排的分离元件的开口对着前一排的 分离元件之间的空隙。
根据本发明的另一个方面， 提供了一种用于气固分离的惯性分离方法， 其特征在 于包括 ： 使待分离的气体通过上述的惯性分离器。
附图说明 图 1 为根据本发明的一个实施例的分离元件的外形图。
图 2 为根据本发明的一个实施例的分离元件的布局图。
图 3 为根据本发明的一个实施例的分离器的外观示意图。
图 4 为根据本发明的一个实施例的分离器与传统分离器在不同气流速度下的分 离效率对比图。
附图标号说明 ：
1. 分离元件入口 2. 分离元件翅片 3. 分离元件底边
4. 分离元件内部空间 5. 分离元件间通道 6. 分离器入口
7. 分离器侧壁 8. 分离器出口 9. 分离器底部
D. 分离元件翅片长度 W. 分离元件宽度 D1. 分离元件纵向间距
W1. 分离元件横向间距
具体实施方式 ：
本发明的优点包括 ：
- 提高了分离器的分离效率 ；
- 降低了分离器的阻力 ；
- 解决了分离器对风速敏感的问题， 使其在较大的风速变化范围内保持稳定的分 离效率 ；
- 提供了提高惯性分离器效率的一种新方法。
本发明人进行了以下工作 ：
- 通过分析颗粒在分离元件内部的运动轨迹， 发现了影响分离效率的重要因素， 设 计了分离元件底边形状， 有效地解决了这一问题 ；
- 分析了现有分离器对风速适应性差的原因， 通过加大分离元件翅片长度， 提高了 分离器对风速的适应性 ；
- 运用流体力学原理， 合理设计了分离元件布局， 优化了分离器内部流场， 降低了 分离器阻力。 本发明人认识到， 在较高的风速下， 现有分离器效率不够理想的原因主要有两方 面， 一是固体颗粒没能进入分离元件内部， 在高速气流的携带下随气流通过分离元件间的 间隙逸出分离器 ； 二是进入分离元件的颗粒在与分离元件壁面碰撞后反弹速度过高， 重新 进入主气流区被二次携带并逸出。在如图 1 和 2 所示的本发明的实施例中， 采取如下措施 解决上述问题 ：
- 采用了半圆形的分离元件底边 3， 改变了颗粒与壁面碰撞后的运动轨迹， 颗粒在 分离元件内部 4 与翅片 2、 底边 3 发生多次碰撞， 加剧了颗粒的动能损耗， 使其没有足够的动 量重新进入高速气流区 ；
- 增加了分离元件翅片 2 的长度 ； 在根据本发明的实施例， 翅片 2 的长度 D 为元件 开口 1 的宽度 W 的 1.5 ～ 3 倍 ； 分离元件翅片 2 的长度的增加， 加大了流动滞止区的深度 和颗粒返回主气流区的运动距离， 使颗粒被二次携带的可能性大大降低， 同时， 没能进入分 离元件的颗粒及逸出上一排分离元件的颗粒， 在同排分离元件间所形成的狭长流动通道 5 内运动时， 气流的夹带作用使颗粒的运动方向更易指向下一级分离元件的开口 1， 增加了进 入开口 1 的概率， 此外， 加长的翅片 2 也减小了均匀分布的各排分离元件间存在的通视区宽 度。
造成现有分离器在气流速度较高时阻力过大的原因主要是分离元件外形及布局 不合理， 气流在前后两排分离元件间流动时， 流动方向折转角过大， 分离元件后部尾迹区较 大， 形成了强烈的湍流， 由此导致分离器的阻力过高。 本发明采用的分离元件半圆形底边有 效减小了尾迹区， 加大了分离元件纵向间距 D1 从而减小了气流折转角， 降低了前后两排分 离元件间流动的湍流强度， 在不降低分离器效率的情况下减小了阻力。
下面将结合附图对本发明的实施例作进一步的详细说明。
如图 1 和 2 所示， 根据本发明的一个实施例的用于气固分离的惯性分离器包括 ： 分 离器入口 6、 侧壁 7、 出口 8 及底部 9( 图 3)， 含有固体颗粒的气体自入口 6 进入分离器， 分离 了固体颗粒后的气体从出口 8 排出 ； 一部分固体颗粒经分离元件入口 1 进入第一排分离元
件的内部空间 4， 分离元件内部空间 4 为流动滞止区， 该空间 4 内的气流速度较低， 仅在分离 元件入口 1 处有微弱的逆向流动， 由于本发明所设计的分离元件在气体流动方向上的深度 ( 即翅片长度 D) 较大， 固体颗粒进入分离元件后需运动较长的距离才能到达元件底边 3 并 与之发生碰撞， 因底边 3 为半圆形， 颗粒与底边 3 及翅片 2 发生多次碰撞， 碰撞后的运动轨 迹复杂， 动能消耗较大， 加之流动滞止区的深度较大， 固体颗粒难以逸出， 减少了被气流二 次夹带的颗粒数量， 有利于颗粒的分离 ； 另一部分未进入第一排分离元件的颗粒以及从第 一排分离元件逸出的少量颗粒， 随气流在分离元件间的通道 5 内流动， 因该通道较长， 颗粒 受气流曳力作用时间的增长有利于使其运动方向指向第二排分离元件的入口， 提高了进入 第二排分离元件内部空间的颗粒数量， 从而可以有效提高分离效率。由于流动滞止区的加 深、 颗粒与分离元件内壁碰撞次数的增加， 使绝大多数颗粒的动能不足以使其逸出元件内 部空间， 提高了分离器对风速的适应性， 在低风速和高风速下均能保持较高的分离效率 ； 延 长了前后排分离元件的纵向间距， 从而加大了前后排分离元件间的流通面积， 降低了气流 平均速度、 减小了气流的折转角， 减小了分离元件背部的湍流区和湍流强度， 使分离器的阻 力特性得以改善， 与同类分离器相比， 在风速较高的情况下对降低阻力的作用明显。
图 4 为在实验室条件下测得的传统分离器 ( 分离元件翅片长度 D 等于分离元件宽 度 W， 底边 3 为平面 ) 与本发明的分离器分离效率曲线， 实验所用的分离器内设有四层分离 元件， 实验用砂的粒径为 212μm ～ 850μm， 分离效率定义为 ： 分离器回收固体颗粒的质量 与进入分离器的固体颗粒总质量之比。由图 4 可见， 本发明在较大风速范围内能实现砂尘 颗粒的有效分离。
本发明的效果
本发明能够实现较大风速范围内砂尘颗粒的有效分离， 结构简单、 占用空间小、 组 装方式灵活。
本发明中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
权利要求 ：
1、 一种高效的惯性分离器， 其特征在于分离元件内部底边为半圆形。
2、 一种高效的惯性分离器， 其特征在于分离元件深度 D 为宽度 W 的 1.5 ～ 3 倍。
3、 一种高效的惯性分离器， 其特征在于前后两排分离元件间的纵向间距 D1 为元 件宽度 W 的 1 ～ 2 倍。
本发明的优点 ：
1、 与传统的分离器相比， 由于本发明采用了全新的分离元件内部形状设计， 改变 了颗粒在分离元件内的运动轨迹， 增大了颗粒返回主气流区的运动距离， 使进入分离元件 的固体颗粒得以高效回收 ；
2、 加长的翅片减小了规则排列的分离元件间存在的通视区宽度， 改变了颗粒在同 排分离元件间形成的流动通道内的运动轨迹， 使其更易进入下一级分离元件 ；
3、 加宽的分离元件纵向间距加大了流通面积、 减小了气流折转角、 降低了湍流强 度， 从而降低了分离器的阻力 ；
4、 对含砂气流速度的适应性强， 当气流速度提高时阻力上升幅度小、 分离效率稳 定， 适于在气流速度变化范围大的工况下使用。