[发明专利]一种旋风分离器的设计方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种旋风分离器的设计方法和系统。

背景技术

在进行旋风分离器设计时，现有的设计方法是通过重复一系列过程来确定最优设计参数，这些过程包括：收集、分析处理初始工艺参数；计算出工况下的实际工艺参数；设计旋风单管分布结构；设计计算旋风分离器结构尺寸；估算分离器压降；估算分离器的分离颗粒效率；计算分离器壁厚、强度校核；所有这些计算均由设计员手算完成。

这种方法工作量大、调整时间长、设计周期长、计算精度不高、容易出现偏差、成本高等问题，同时，这种方法常规上需要设计员具有深厚的专业知识背景，丰富的设计经验进行经验推测设计，并非人人都能使用这种方法。

发明内容

本发明的目的，就是克服现有技术的不足，提供一种旋风分离器的设计方法和系统，该技术通过计算机输入设计参数通过计算公式，自动的生成数学模型，并输出旋风分离器的CAD布管图，这种方法和系统不需要设计员具有深厚的流体力学、分离器建模、分离器制造的专业知识，即使不熟悉旋风分离器的设计员也可以利用该模型容易的调整设计输入来控制设计输出的控制制造参数，并且可以显著降低旋风分离器设计时间和工作量。

为了达到上述目的，采用如下技术方案：

一种旋风分离器的设计系统，包括：

控制存储模块，其用于预存生成旋风分离器的数学模型；

参数存储模块，其用于存储用户输入的设计旋风分离器的参数；

单管数量模块，其用于根据参数利用预存的旋风分离器的数学模型确定旋风分离器的单管数量；

布局结构模块，其用于根据单管数量设计单管的分布结构；

CAD生成模块，其用于生成旋风分离器的CAD布管图。

进一步地，所述参数存储模块存储的参数包括自定义参数和额定参数，所述自定义参数包括设计温度、设计压力、操作温度、操作压力、单台额定处理量和介质标况下密度，所述额定参数包括制作单管的材料需用应力和材料屈服强度；所述单管数量模块还用于根据设计温度、设计压力、操作温度、操作压力、单台额定处理量、介质标况下密度，利用配套的公式计算出分离器的实际处理量、壁厚和单管总压降。

进一步地，还包括校验模块，其用于根据壁厚和材料计算水压试验下旋风分离器的环向应力，并判断其是否在预设的阈值范围内。

进一步地，所述布局结构模块根据单管数量，将单管排列在以旋风分离器的中心轴为轴心形成的一个以上同心圆上，其中靠近中心轴的单管静压比远离中心轴的单管静压高，旋风分离器以中心轴为圆心轴划分为4等份，各等份范围内的单管静压和相等。

进一步地，所述单管包括左旋单管和右旋单管，在每一同心圆上的左旋单管和右旋单管依次交替排列；在同一时针顺序方向，左旋单管按照其静压升序排列、右旋单管按照其静压降序与左旋单管交替排列，或右旋单管按照其静压升序排列，左旋单管按照其静压降序与右旋单管交替排列；在一同心圆上左旋单管与其相邻同心圆上直线距离最小的单管为右旋单管。

一种旋风分离器的设计方法，包括以下步骤：

步骤一：存储用户输入的设计旋风分离器的参数；

步骤二：根据参数利用预存的旋风分离器的数学模型确定旋风分离器的单管数量；

步骤三：根据单管数量设计单管的分布结构；

步骤四：生成旋风分离器的CAD布管图。

进一步地，所述步骤四之后还包括以下步骤：根据壁厚和材料计算水压试验下旋风分离器的环向应力，并判断其是否在预设的阈值范围内，若是，则该旋风分离器通过安全校核，若否，则该旋风分离器的安全校核失败，提示用户。

进一步地，所述步骤二包括根据设计温度、设计压力、操作温度、操作压力、单台额定处理量、介质标况下密度，利用配套的公式计算出分离器的实际处理量、壁厚和单管总压降，并确定所需单管数。

进一步地，所述步骤三包括将单管排列在以旋风分离器的中心轴为轴心形成的一个以上同心圆上，靠近中心轴的单管静压比远离中心轴的单管静压高，且旋风分离器以中心轴为圆心轴划分为4等份，各等份范围内的单管静压和相等。

进一步地，所述单管包括左旋单管和右旋单管，在每一同心圆上的左旋单管和右旋单管依次交替排列；在同一时针顺序方向，左旋单管按照其静压升序排列、右旋单管按照其静压降序与左旋单管交替排列，或右旋单管按照其静压升序排列，左旋单管按照其静压降序与右旋单管交替排列；在一同心圆上左旋单管与其相邻同心圆上直线距离最小的单管为右旋单管。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：