自从二十世纪七十年代以来,下行床快速反应器在石油流化催化裂化、煤粉和生物质的热解等领域已得到了越来越多的重视.对于这些快速反应过程,气固快速分离是非常必要的.传统的分离手段已不再适用.中国科学院过程工程研究所最近提出了一种新型的弧面气固快速分离装置.为了考察该分离器的分离性能、影响因素和揭示气固分离机理,该文从实验和计算两个角度对该分离器进行了研究.采用FCC物料进行了分离器分离性能实验,操作气速、颗粒加料率和分离器几何结构参数影响了分离器的分离效率和压降损失,分离器的结构需要进行优化.采用先进的二维相位多普勒颗粒分析仪(PDPA)对分离器内颗粒的流动进行了测量..测量得到了颗粒的速度分布、体积通量分布和粒度分布.分析表明分离器内构件包括喷嘴、弧面和挡板对分离起了重要作用,颗粒通过气固的惯性差别以及与弧面、挡板的碰撞作用实现分离.不同粒径的颗粒由于Stokes惯性参数的不同表明出不同的运动行为.测量加深了对分离器颗粒运动和机理的认识.采用通用计算流体力学软件FLUENT软件包对分离器内气固两相流动进行了数值模拟.对连续相(气相)采用欧拉坐标下的标准的k-ε双方程模型,对离散颗粒相采用拉格朗日坐标下的离散颗粒轨道模型.计算进行了灵敏性分析,对两种典型的分离器内的气固两相流动进行了数值模拟和分离效率计算,计算结果与实验测量趋势一致,说明采用计算的方法是可行的,为分离器结构的进一步优化提供了工具.