节能减排对旋风分离器提出了更高的性能要求,提效降阻已成为当今旋风分离器迫切需要解决的问题。本论文采用试验和数值模拟相结合的手段,在PV型和螺旋顶两种旋风分离器实验室模型上研究了升气管直径和插入深度对其分离性能的影响规律,并分析了影响机理。论文得出了如下结论:（1）当升气管插入深度低于分离器入口高度时,过高的短路流会使得大量含尘气体直接从升气管处逃逸,压降和分离效率都较低。当升气管插入深度S/入口高度a从1增至筒锥交界面时,PV型和螺旋顶两种分离器的压降基本不变,分离效率均是先增加后降低,存在最大效率插入深度。这两种分离器升气管的最大效率插深及增效幅度都与升气管直径相关,且都随升气管直径的缩小而缩小;根据冷模试验结果拟合得到了直筒型升气管最大效率插深(Insertion depth at maximum separation efficiency,S/a MSE)与其升气管无量纲直径Der的关系式,PV型分离器为S/aMSE=（5.15507-28.87786Der）/（1.89954-14.50354Der）,螺旋顶分离器为S/aMSE=（9.83471Der-0.04982）/（0.56124+4.54242Der）。（2）数值模拟研究表明:升气管最大效率插深的大小主要与短路流和分离空间高度有关。适度增加插深可以增加环形空间的分离能力,减少升气管末端附近的颗粒占比,从而抑制短路流夹带颗粒逃逸,使进入分离空间的颗粒增多,总效率上升;但升气管插深过分增加,分离空间高度减少较多,缺乏足够的分离空间来分离内外旋流夹带的颗粒,又使总效率降低。升气管直径较小时,短路流较低,增加插深抑制短路流夹带颗粒逃逸的作用不再显著,不如适当减小插深来保证足够的分离空间去分离颗粒。因此升气管直径越小,最佳插深及其提效幅度就越小。此外,螺旋顶结构的短路流低于PV型,插入深度抑制短路流的效果不如PV型,因此螺旋顶分离器最佳插深的提效幅度也低于PV型。（3）螺旋顶分离器最佳插深时的分离性能与PV型分离器（S=a）对比:在Der>0.27,Vi>15m/s的试验条件下,相同压降下螺旋顶分离器的分离效率高于PV型。升气管直径越大,螺旋顶分离器延长气体停留时间的效果越显著,因此分离效率的提升幅度越高。在论文试验的条件下,在Der=0.5,Vi=25m/s时,螺旋顶分离器最佳插深可以实现在压降降低50.6%的条件下提效2.06%。
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