ZJ17卷烟机组承担着各大卷烟企业烟支卷制生产的任务,其优越的性能为企业带来了不少效益,但据统计在保证卷烟质量的前提下原机梗签分离装置所剔除的梗签中,每500g就浪费掉107g左右的烟丝,梗中含丝率达20%以上。本文针对ZJ17机组的梗签剔除物中烟丝浪费严重,含丝率较高这一问题,在梗签二次分离系统的基础上设计了梗签二级分离系统并对系统中的分离效果进行了分析与研究。本文首先对目前物料分离的方法做了进一步的探讨,选用真空、离心风分的方法来进一步实现梗签的二次分离,此方法可有效提高分离效果。利用流体力学和气固两相流相关理论,分析了梗签和烟丝这两种物料在分离时所受的力。分析了原机型的梗签分离系统原理,采用不等距方形的阿基米德螺旋线近似画法来设计分离系统圆弧内壁,并在内壁附近增加两个导流疏导区。同时对两级系统的连接管道进行了设计与分析。结果表明结构设计和管道布局皆合理。为进一步研究分离系统内部气流场变化对分离效果的影响,利用方程式、配置和系列零件设计相结合的方法建立物理模型,随后建立完整的分离装置流场模型,利用CFD软件对有无导流、疏导区及不同的进料口直径、不同的内壁圆弧半径和不同的出口度的分离腔体的内部空间气流场进行数值模拟,通过后处理软件得到流体迹线图、速度云图和矢量图,分析得到导流疏导区、进口直径、内壁圆弧半径以及出口度对分离效果皆有影响。同时,利用气固两相流理论,在EDEM中建立逼真的烟丝和梗签颗粒模型,利用CFD-DEM耦合的方法,以气流速度、入料口直径、内壁圆弧半径和出口度为可变因素设计9组正交试验模型,以相同入射量的烟丝和梗签来分析9组模型的分离性能,通过Bin组统计烟丝和梗签质量,发现在组合5下分离性能较好,烟丝浪费量大大降低,梗中含丝率变小,整个梗签和烟丝的运动分离过程较好。同样利用CFD-DEM耦合的方法,先建立连接耦合模型,而后在Fluent和EDEM中分别分析了连接管道中水平直管道、60°弯管和大直径弯管内部的气流场和颗粒运动情况。随后在ZJ17卷烟机组上加装二级分离系统,通过实验测得每300g原机梗签剔除物中烟丝浪费量由先前的64.46g下降到5.70g,梗中含丝率下降到1.9%,且卷制生产的烟支质量不受影响,为企业带来可观的收益。