旋风分离器的分离理论是关于分离器内气固分离过程的物理描述和数学表示。至今,已有许多学者相继提出了多种分离理论,并形成了相应的气固分离模型。但是,以往的分离理论大多未考虑颗粒间的相互作用,且对高温旋风分离器分离性能的预测偏差较大。颗粒进入旋风分离器后,由于流体对颗粒的作用、颗粒间的相互作用以及外加力场的作用,相邻颗粒间可能会发生碰撞团聚,进而对气固分离过程产生影响。本文通过循环加料实验,不仅验证了旋风分离器内颗粒碰撞与团聚现象,而且研究了入口浓度、入口气速、温度等对颗粒碰撞与团聚效应以及分离性能的影响规律,并发现:颗粒碰撞团聚有利于细颗粒的分离,尤其在高入口浓度下,颗粒碰撞团聚对分离过程的影响是不可忽视的;任何一个颗粒的分离都是由离心力和颗粒碰撞团聚机制控制的。通过对旋风分离器内颗粒运动的分析,指出:颗粒碰撞与团聚现象主要存在于入口环形空间内,且以惯性碰撞团聚与拦截碰撞团聚为主。在此基础上,建立了入口环形空间内颗粒碰撞与团聚模型。基于对旋风分离器内颗粒碰撞与团聚的实验研究和理论分析,结合Dietz三区分离模型,建立了包含颗粒碰撞团聚效应在内的新的气固分离模型。新模型认为,旋风分离器内气固分离主要由离心力和碰撞团聚等作用控制,粗颗粒的分离主要考虑离心力作用,细颗粒的分离主要考虑碰撞团聚作用,对于粗、细颗粒之间的中等粒度的颗粒,则需综合考虑各种作用对分离效率的影响。