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由于燃烧设备和燃烧技术的相对落后，我国相当一部分的常规锅炉（煤粉炉、链条炉、燃油锅炉）存在不同程度的燃烧效率低下、环境污染严重或者燃料成本昂贵等问题。应用循环流化床燃烧技术对这些常规锅炉进行改造是解决这些问题的一个很好的途径。在改造过程中，气固分离装置的选择起着至关重要的作用。针对这一情况，本文对浙江大学热能工程研究所提出了一种可应用于锅炉改造中的新型旋风分离器——方形卧式分离器进行了试验和理论研究。 本文的工作可分为三个部分。第一部分对旋风分离器的研究发展状况进行综述。首先介绍了评价旋风分离器的性能指标、影响旋风分离器分离性能的因素和几种旋风分离器的分类方法，然后对目前旋风分离器内流场的研究进行了简要介绍。一般认为，在立式旋风分离器内存在外层下旋涡及内层上旋涡的双层旋转流动结构，但是在卧式旋风分离器中尚没有统一的认识。最后介绍了几种典型的旋风分离器，并根据锅炉改造的需要简要介绍方形卧式分离器。 第二部分是在对方形卧式分离器的初步结构优化试验基础上，对一特征尺寸W为300 mm的分离器在不同入口风速和不同入口颗粒浓度下的分离效率和分离器阻力进行了较为全面的冷态模拟试验。结果表明，对于粒径大于100 μm的固体颗粒，方形卧式分离器的分离效率在90％以上，阻力小于1500 Pa；在入口风速18 m／s，颗粒浓度0.8 kg／m3的工况下，测得切割粒径dc50在50 μ m左右。此外，对试验数据进行回归，得出了分离效率和分离器阻力的经验回归公式，为方形卧式分离器的设计提供了设计经验公式。 在第三部分，在对目前多相流场模型和商用FLUENT软件简要介绍基础上，应用FLUENT对方形卧式分离器内的颗粒运行轨迹进行了计算，得到不同粒径的颗粒运行轨迹以及分离器内气相流场的信息。结果表明，在分离器内部有两个较为明显的旋涡，位于排气管附近的为强旋涡，位于半斜锥体后壁处有一弱旋涡。