新型高效除沫器的分離性能研究.pdf

1、除沫器是塔設(shè)備中進(jìn)行氣液分離的裝置，用于分離塔設(shè)備中氣體夾帶的液滴，降低有價值物料的損失，在石油化工產(chǎn)業(yè)中應(yīng)用廣泛。目前國內(nèi)外對除沫器的研究較多，主要是針對除沫器的分離元件波紋板進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)，提高其分離效率和降低壓降損失，研究的方法以實驗和數(shù)值模擬為主。
　　本文設(shè)計了一種新型的波紋板除沫器結(jié)構(gòu)，在除沫器的基本結(jié)構(gòu)單元波紋板上設(shè)置攔液鉤結(jié)構(gòu)，以提高除沫器的分離效率，并降低壓降損失。采用計算流體力學(xué)數(shù)值模擬方法，連續(xù)相采用RNG k

2、-ε模型，分散相采用DPM模型，分別研究了帶攔液鉤結(jié)構(gòu)和不帶攔液鉤結(jié)構(gòu)波紋板除沫器的分離效率及其壓降損失，以及波紋板板間距、級數(shù)、轉(zhuǎn)折角度和入口流速對分離效率和壓降的影響。
　　對比研究了攔液鉤波紋板結(jié)構(gòu)和不帶攔液鉤波紋板結(jié)構(gòu)除沫器的分離效率和壓降，結(jié)果表明，攔液鉤波紋板除沫器的分離效率比不帶攔液鉤波紋板除沫器的分離效率高很多，特別是速度大于4m/s后，差距明顯。在速度低于8m/s時兩種結(jié)構(gòu)波紋板除沫器的壓降損失相近，但大于8m/

3、s后，攔液鉤波紋板除沫器壓降損失遠(yuǎn)小于不帶攔液鉤波紋板除沫器，因此無論是分離效率還是壓降損失，攔液鉤波紋板除沫器明顯好于不帶攔液鉤波紋板除沫器。
　　通過數(shù)值模擬，分析了入口流速和波紋板間距、轉(zhuǎn)折角度、級數(shù)等對除沫器分離效率和壓降的影響，結(jié)果表明：分離效率隨氣流入口速度的增大而升高，隨波紋板間距的增大而降低；板間距越大，分離效率降低的越明顯，不同板間距的波紋板除沫器壓降損失隨著入口流速的增大而增大。轉(zhuǎn)折角度增大，分離效率和壓降損失

4、均減小，經(jīng)比較在角度為90°時較為合適。波紋板級數(shù)越大，分離效率越高，在速度較低時差距最大，4級波紋板除沫器分離效率在低速下就已經(jīng)達(dá)到95％左右，且壓降損失相比較小，選取3-4級波紋板較為合適。
　　為了得到新型除沫器分離效率的計算公式，采用改進(jìn)的因次分析法推導(dǎo)出了無因次準(zhǔn)數(shù)關(guān)系式，為了確定無因次準(zhǔn)數(shù)關(guān)系式中的未知相關(guān)參數(shù)，通過分別改變板間距、轉(zhuǎn)折角度、級數(shù)和入口流速等來改變無因次準(zhǔn)數(shù)共計40組模型，利用數(shù)值模擬方法對40組不同準(zhǔn)

5、數(shù)的波紋板除沫器進(jìn)行了數(shù)值模擬，得到了40組分離效率模擬結(jié)果，運用OriginPro對結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行曲線擬合，得到了新型除沫器的分離效率計算公式，并用計算公式的結(jié)果與數(shù)值模擬的結(jié)果進(jìn)行對比，結(jié)果比較吻合，說明計算公式比較準(zhǔn)確。最后，通過對新型除沫器內(nèi)的液滴的運動軌跡進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)攔液鉤的位置不在液滴運動的主要運動軌跡上，還可以進(jìn)一步優(yōu)化，調(diào)整波紋板上攔液鉤的位置，使之盡量在液滴的運動軌跡上，攔液作用更加明顯，設(shè)計出了一種優(yōu)化的除沫器結(jié)