微型旋风分离器能高效分离微细颗粒,将其并联组合使用可满足工业过程中不同处理能力的需要。采用实验研究和数值模拟相结合的方法,系统研究了组合式微旋风分离器内部气相流场特征、颗粒运动轨迹、分离效率等,为微并联旋风分离器的优化设计提供理论依据。借助搭建的组合式微旋风分离器实验平台,研究了该分离器的分离性能,结果表明:组合式微旋风分离器压降随入口气速增大而增大,中心对称并联组合方式并未加剧动力损失;组合式微旋风分离器的分离效率随微旋风元件入口气速、入口颗粒浓度增大而增大,到达临界值后保持稳定,微旋风元件入口气速较小时,颗粒浓度对分离效率的影响更显著;微旋风元件入口气速vin≥8.29m·s-1时,组合式微旋风分离器即可高效脱除5 μm以下微细颗粒;组合式微旋风分离器的分离性能优于单个微旋风分离器。利用Fluent软件对组合式微旋风分离器内的气相流场进行了数值模拟研究,结果表明:切向速度在微旋风元件内部的分布呈现组合涡的特征,对分离效率和压降的影响非常显著;轴向速度在其圆柱体和圆锥体内几乎呈现轴对称分布,分布呈倒V型;在准自由涡区域径向速度值较小且分布较均匀,在强制涡区域径向速度较大且正负相间,呈现“波浪形”分布。利用Fluent软件考察了组合式微旋风分离器的结构参数及其内颗粒运动特性对分离效率的影响,结果表明:液体颗粒和固体颗粒的分级效率均随微旋风元件入口直径增大而减小,且当颗粒粒径大于3 μm后,分级效率都接近于1;组合式微旋风分离器的分离性能高于单一微旋风元件,其分级效率随微旋风元件数量增多而减小。微旋风元件入口堵塞时,组合式微旋风分离器的分离效率随总入口气速增大先降低后增加;排尘管堵塞仅对被堵塞的微旋风元件本身有影响,对其他微旋风元件的影响较小。