应用于MVR蒸发系统的折板汽液分离器性能研究

针对机械蒸汽再压缩蒸发系统中常规折板汽液分离器对微小液滴分离效率低下的不足,设计了一种带凹槽的折板汽液分离器。采用Fluent数值模拟比较了常规和带凹槽2种汽液分离器的流动和分离特性,并进一步研究了凹槽高度、宽度、深度对汽液分离器分离效率、压降及综合性能参数的影响。研究结果表明:汽液分离器上设置凹槽可以显著提高粒径4~7μm液滴的分离效率;凹槽越窄,汽液分离器综合性能越好;最适宜的凹槽深度为1.5 mm,最适宜的凹槽高度为5 mm,此时新型汽液分离器综合性能最佳。     

折流板式除沫器性能分析及研究进展

针对生产实践中遇到液滴夹带影响设备及工艺的情况介绍了高效率、低压降、体积小的折流板式除沫器的应用背景.分析了工业上常用的折流板式除沫器类型、转折角度、叶片间距和级数等设计参数,临界分离粒径dcr和临界气流速度等特性参数对分离效率、压降和处理量等主要性能指标的影响情况.对折流板式除沫器国内外研究进展、存在的问题及发展方向进行了综述,指出通过建立数学模型结合理论分析,推导出除沫器效率理论计算式显得十分重要.对除沫器的力学性能进行分析,得出一些改进措施可使除沫器整体性能得到优化;采用高速摄影等先进实验设备对折板除沫器壁面液滴的运动及之后的沉积过程进行研究仍属较新的方向.     

叶片式入口分离器气液流动及分离性能数值模拟

叶片式分离器是一种较新颖的气液两相流设备的入口分离及布气装置。为了给设计提供指导,本文采用离散相模型对其中的气液两相流动过程进行模拟,并通过分离效率测试对计算模型进行了验证;在此基础上研究了气速、液滴粒径、叶片倾角及流道入口宽度对分离性能的影响。结果表明:叶片式分离器具有良好的气液分离性能,对于粒径大于50μm的液滴分离效率能够达到85%以上,增大气速和液滴粒径有利于提高叶片式入口装置的分离效率;综合考虑分离效率和压降,叶片倾角宜设置为5～8°;在现有流道宽度设计建议的范围内,减小流道宽度可显著提高小液滴分离效率,但阻力也将增加。     

海水淡化用汽液分离元件研究进展

汽液分离元件是热法海水淡化装置中至关重要的组成部分,它的主要作用是除去蒸汽中的盐雾液滴,保证淡化产品水水质。通过优化研究汽液分离元件的结构和操作工况可以提高其分离性能,达到提升装置效率、提高产水水质和节约生产成本的目的。本论文综述了应用于海水淡化装置的折流板式和丝网式汽液分离元件的性能特点,总结了国内外研究进展及部分工程案例,并对其发展前景进行了展望。     

湿法脱硫系统中折板式除雾器压降数值模拟

采用CFD软件对折板式除雾器的流场进行数值模拟.建立了数学模型,对气体相采用基于雷诺时均方程的SST κ-ω湍流模型封闭N-S方程,对液滴相采用基于Euler-Lagrange的DPM方法.通过改变除雾器的结构参数板间距和工作参数进口气速模拟气液两相流场,分析这两种参数对压降的影响,这对折板式除雾器的优化设计有一定的指...     

天然气聚结过滤器气液分离性能的实验研究

为了系统地评价天然气聚结过滤器的气液分离性能,采用两种加入液滴方式,获得较大范围的液滴粒径分布,液滴中位粒径分别为8.7、40.0μm,在流量为94~220m3/h范围内进行实验研究,并通过Winner318B激光粒度仪对出口粒径进行在线测量。实验结果表明:压降会随加液时间发生变化,液滴粒径对分离效率的影响显著;当流量为94~182m3/h、入口液体浓度为30~75g/m3时,气液分离效率随着气体流量和入口液体浓度的增加而增大,当流量超过220m3/h时,分离效率迅速降低;分离器出口处粒径大于8μm的液滴基本除尽。     

带液滴辅助捕集结构的折板除雾器分离性能研究

采用Fluent对折板除雾器内气液两相流场、分离效率和压降进行数值模拟。气相采用SST k-ω模型,液滴相采用离散相模型。为改善分离性能,引入液滴辅助捕集结构,对比前后除雾器内的流场和液滴轨迹的区别,结果表明,后者气相湍动能增强、出口液滴轨迹线减少。通过改变各级捕集结构高度并进行组合,研究效率和压降随着进口粒径的变化。然后改变进口粒径分布,模拟27种不同高度组合下的分离效率和压降,得到最优的组合方式,对除雾器设计有一定指导意义。     

天然气净化用旋风分离器气液分离性能

为了系统评价天然气净化用旋风分离器在含液量低时的气液分离性能,利用滤膜采样称重法和Welas在线测量法测量了旋风分离器在入口气速8～24 m·s^-1、入口液体浓度0.1～2 g·m^-3时的分离效率和粒径分布;对比了相同入口浓度下旋风分离器气液分离性能和气固分离性能的异同。实验结果表明,在入口气速为8～24 m·s^-1、入口液体浓度为0.1～2 g·m^-3时,旋风分离器的气液分离效率随着入口气速和入口液体浓度的增加而增大,而出口粒径分布范围变化很小;与气固分离相比,在相同的入口气速和入口浓度下,旋风分离器的气液分离效率要高2%～6%;另外,气液分离时出口液滴粒径不大于4 μm,而气固分离时出口有大于10 μm固体颗粒存在。     

立体传质塔板CTST喷射特性的研究

立体喷射型塔板的喷射状况对气液两相接触面积有重要影响。在直径570 mm的冷模实验塔内,采用高速摄像仪对CTST的喷射过程参数进行了实验研究,并且基于不稳定波动理论建立了液滴群平均粒径的计算模型。结果表明:喷射孔气速是影响喷射锥角的关键因素,随着喷射孔气速的增加喷射锥角逐渐增大,当喷射孔气速超过7.5 m?s-1时,喷射锥角趋于恒定,其数值稳定在55°左右。随着气速的增加喷射孔处液膜速度显著增大,而液体流量增加时液膜速度略有减小,越靠近喷射孔顶端液膜速度越大。喷射区域内液滴的分布密度接近于Rosin-Rammler分布,在喷射锥角为[20o,40o]区间内的液滴数量比较集中,随着气速和液体流量的增大,液滴分布密度逐渐趋于均匀。液滴群平均粒径随气速的增加而减小,随液量的增加略有增大。正常工作范围内,液滴群平均粒径为1.0~2.5 mm。     

新型多旋臂气液分离器入口旋流头的预分离特性研究

新型多旋臂气液分离器可实现大直径分离器内的气液旋流高效分离,其入口旋流头结构是分离器的重要组件之一。通过大型冷模实验,对入口旋流头结构的液滴群粒径分布进行非引出式在线测量,从压降和分离效率角度考察了旋流头的预分离性能。结果表明,在入口直管段,初始液滴粒径会在高速气流的作用下迅速进行重新分布,粒径分布呈类正态分布,Sauter平均粒径（SMD）为16.8 μm。在16.95 m/s的气速下,液滴群在H/D=2.47~8.48长度内的入口直管段中运动状态稳定,粒径分布未发生明显变化。在高气速的操作条件下,剪切效应和边壁效应共同作用使SMD略有增大。液滴群在流经旋流臂后,粒径分布发生显著变化,出现“双峰”特征,旋流臂对液滴的聚集效果明显。通过粒径分布分析,预测了旋流臂末端的液滴特征。发现旋流头的预分离性能优越,在压降占比仅3.2%~8.4%的情况下,分离效率占比可高达42.8%~62.5%。入口旋流头结构不仅可以为混合相创造强旋流的初始分离环境,还能借助自身结构特点实现对混合相的惯性预分离。     

基于响应面法的折流板除雾器分离性能优化

用响应面分析法分析不同排液结构对新式异型折流板除雾器气液分离性能的影响,并对排液结构参数进行优化设计. 通过单因素实验对比筛选对除雾器性能具有显著影响的关键参数,用中心复合设计实验建立响应面多元回归模型,分析影响除雾器性能系数的参数间交互作用,得出最优参数. 结果表明,影响除雾器性能参数的最优取值为分离气速2.6 m/s、排液钩高度7.3 mm、前置排液槽和后置排液槽宽度分别为3.1和2.3 mm. 优化的折流板除雾器性能系数计算值为2.073,实验值为1.875,优化结果较可靠.     

旋流塔板的板效率

本文试验以水冷却饱和热空气,在φ300mm有机玻璃塔中测定了不同结构的五种旋流塔板和两种筛板的板效率.试验范围为:喷淋密度U=7.17—135m~3/m~2h;空塔气速Ws=0.52—4.21m/s.比较系统地研究了气液负荷、塔板结构对板效率的影响,获得了适宜的结构参数;对喷射区域的试验数据进行了关联;将旋流塔板与筛板的性能作了比较;对四川化工厂的工业试验进行了小结;为旋流塔板的设计提供了基础数据.还介绍了一种简便又易于测准的板效率测定方法.     

除雾器内雾滴运动特性与除雾效率

利用流体动力学计算方法对湿法脱硫折流板除雾器内气液两相流动进行数值模拟.分析了除雾器叶片间距、板型及流速对不同粒径雾滴的分级除雾效率和总除雾效率的影响,获得了不同粒径雾滴的运动和捕集规律.研究结果表明,粒径小于10 μm的雾滴去除效率随流速增加呈现不规律的波动,随板间距增加而下降的趋势不明显,不受叶片形状变化影响;粒径大于16.3 μm的雾滴去除效率随流速增加而增大,随板间距增加而显著下降;在板间距为38 mm时,梯形板除雾效率大于三角形板,在板间距较小的情况下两种板型的性能相差不大;流速小于3 m·s^-1时,粒径小于20 μm的雾滴的去除对气流均匀性要求较高,气流扰动增加利于小雾滴的碰撞聚并;流速高于3 m·s^-1时,气流扰动增强增加了小雾滴运动的随机性,不利于小雾滴的碰撞聚并.     

立体传质塔板板上液相速度场的实验研究

在1 000 mm的冷模实验塔内采用热膜测速仪对立体传质塔板(CTST)的板上液相速度分布进行了实验研究。得到了CTST板上液相在平面上的速度分布特征;在液层高度方向,液相速度分布在塔板进口、出口和帽罩的底隙附近,分别具有不同的特点。考察了堰高、液体流量、板孔气速对板上液相流场的影响。测量结果表明,罩内气体的提升作用对板上液相流场影响较大,底隙附近的液体速度与进入塔板的液体速度之比随堰高和板孔气速的增大而增大,随着液体流量的增大,该比值减小到一定程度后略有回升。     

内联式脱液器分离性能的实验研究

以空气-纯净水为实验介质,采用称重法和控制变量法对自制的内联式脱液器的脱液性能进行了实验研究,分析了入口流速和含液量对分离效率及压力损失的影响. 结果表明,在入口流速不变的条件下,分离效率随含液量增加而增大,含液量超过一定值后,随含液量增加而下降,该定值随速度增加而增大;含液量对压力损失影响不大. 分离效率和压力损失均随入口流速增大而增加,液滴粒径为50~80 mm、入口流速从14 m/s增加到22 m/s时,气液分离效率从39.17%增加到77.85%,压力损失从2200 Pa增加到3400 Pa. 所设计的内联式脱液器脱液效果良好.     

环流浮选塔用于含油污水处理的实验研究

以空气/含柴油污水为模拟介质体系,在环流浮选塔(外筒体内径100 mm,高932 mm;导流筒内径59 mm,高780 mm)上考察了操作气速、液相流量及浮选塔上部空间填料设置对油-水分离效率的影响. 结果表明,分离效率随操作气速增大先增后降,随液体流量增大而降低;与传统空筒式浮选塔相比,环流浮选塔的分离效率比常规空筒式浮选塔有显著提高. 实验确定的最佳操作气速为0.015~0.02 m/s,最佳液相流量为20 L/h,在环流浮选塔上部设置填料的情况下,油-水分离效率最高可达57.3%. 基于实验数据建立了涉及气泡特性、液相物性、气液相流量及油滴返混影响因素在内的分离效率的经验模型,与实验值吻合较好.     

涡发生器对脱硫系统除雾器性能的影响

通过数值模拟研究了平板、椭圆板、圆管、方管和三角管5种涡发生器分别安装于湿法烟气脱硫系统折流板除雾器中的除雾效率与压降。采用欧拉-拉格朗日方法分别求解气相-液相运动状态,入口流速U _in为3~6m/s,液滴直径范围2~80μm。结果表明,平板的除雾效率与压降增大最多,U _in=3m/s时,除雾效率相比无涡发生器高31.98%,压降高30Pa。平板对2μm液滴具有较高的除雾效率,最大为34.88%,比无涡发生器高20.81%。椭圆板U _in=3m/s时除雾效率比无涡发生器增加29.14%,压降升高20.47Pa。圆管、方管和三角管的总除雾效率分别高达95.05%、97.49%和96.48%。压降方面,方管为无涡发生器的4.18倍,圆管和三角管分别为2.05倍和2.79倍。另外,考察了椭圆板攻角的影响。在相同U _in下,除雾效率随着攻角的增加而增大,50°的椭圆板除雾效率为97.09%~99.15%。攻角对2μm液滴的分级除雾效率影响不大。压降随着攻角的增大而增加,U _in=4m/s时,攻角从0°增加到50°,压降从25.3Pa增加到92.78Pa。椭圆板因其迎流面积与长宽比的匹配以及流线型产生了较多涡流,具有良好的强化除雾效率效果以及较小的压降。     

Multi-objective optimization of drainage-plates in wave-plate mist eliminators using experiment and data-driven modelling for lower water loss and energy requirement

Wave-plate mist eliminators are widely employed as gas–liquid separation devices to prevent the liquid escaping from thermal power plants or other cooling towers. In this study, the wave-plate mist eliminator with drainage plates was numerically analyzed and the effects between geometrical variables on two objectives, namely, pressure drop (ΔP) and separation efficiency (η), were revealed. Plate spacing, width, and length, as well as the relative position of the drainage plate, were thoroughly investigated. A combined strategy was developed for multi-objective optimization of the wave-plate mist eliminator by integrating computational fluid dynamics (CFD) simulation, response surface methodology (RSM), non-dominated sorting genetic algorithm-II (NSGA-II), and a technique for order of preference by similarity to ideal solution (TOPSIS) method. The results demonstrated that the relative position of drainage plates has a greater impact on the overall performance, whereas the width of drainage plates has the minimum effect. With the implementation of NSGA-II and the TOPSIS method, an optimal solution for the design of the mist eliminator was obtained. After comparing with the baseline case, the optimized case presents promising characteristics with high separation efficiency (enhanced by 3.6%~9.06%) and a low energy consumption coefficient (reduced by 72.30% at η = 45%).     

新型高效丝网除雾器的原理与应用

分析了新型高效丝网除雾器的除雾机理、影响因素,介绍了设计方法及其应用。采用0.1～0.4mm的金属或工程塑料扁丝,按特殊的经纬方式编织而成的这种除雾器,可以很方便地将气体中夹带的液体雾滴脱除,对于1μm以上的雾滴,除去率可达99%以上。在工业生产中得到了广泛的应用:在反应气体除水雾、油雾、化工产品杂质雾滴、空气除雾等各种条件下,脱除气相夹带的液体雾滴,均达到了很高的技术指标,在每次成功应用后,取得年增经济效益100～200万元,同时带来了显著的社会效益。