聚结层排布对高压天然气净化用滤芯过滤性能影响的实验研究

本工作利用聚结滤芯过滤性能实验装置,通过改变滤芯内部的滤材排布,研究了聚结层为单一滤材以及由不同滤材排布组合的滤芯过滤性能,分析了聚结层排布方式对过滤效率、压降、饱和度及液体分布的影响。结果表明,由单一滤材组成的滤芯过滤效率随滤材孔径减小而增大,但孔径最小时由于压降较高,导致滤芯综合过滤性能反而最差。疏油在前、亲油在后的聚结层排布方式可提高滤芯过滤效率、减少液滴二次夹带,且以两层相同滤材交错排列的滤芯过滤效率比单层滤材交错排列明显更高,压降也相对较低,使得综合过滤性能显著提升。继续增加进气侧的疏油滤材层数可延缓压降增长、提高运行寿命,滤芯稳态品质因子达到最大值(0.30 kPa-1)。聚结层排布方式对滤芯过滤性能的影响主要通过改变液体分布形式而实现,且末层滤材的通道结构变化是导致不同聚结层排布方式的滤芯过滤性能出现差异的主要原因。     

三段式聚结板气液分离器性能实验研究

为优化聚结板结构、合理选择适合于不同现场的聚结构件,针对三段式聚结板气液分离器进行了可视化实验研究;通过实验改变聚结板板倾角β及板间距b等条件,得到聚结板分离效率与气流速度、压降与气流速度变化曲线,并分析解释其分离机理。若聚结板结构参数确定,当气流速度达到9 m/s时,分离性能较为理想。当气流速度高于临界破膜速度时,二次夹带现象显著,分离效率出现下降趋势。     

天然气用聚结过滤元件性能的测定与分析

为了评价目前天然气净化用滤芯气液分离性能,利用聚结型滤芯气液过滤性能的检测装置研究了滤芯的放置方式、滤芯的有效厚度及填充密度等相关因素对气液过滤性能的影响。结果表明：在相同条件下,滤芯垂直于地面放置比水平位置放置时排液较顺畅,气液过滤效果较好,并且压降至少降低25%;不同材质滤芯,随着滤芯厚度在6~32mm范围内增加,滤芯稳态压降增加,过滤器出口液滴浓度减小,过滤性能提高;滤芯的填充密度增加,滤芯压降增大,过滤器出口液滴浓度减小。     

陶瓷滤芯过滤阻力试验研究

由于陶瓷滤芯过滤过程中不可避免地受到污染,过滤阻力增大,影响其产水性能。该文分析了陶瓷滤芯过滤阻力的组成,建立了过滤阻力模型。通过试验得出滤饼层阻力是陶瓷滤芯过滤主要污染阻力的结论。     

反渗透保安过滤器折叠滤芯清洗再生研究及应用

折叠滤芯具有通量大、压差低、体积小的优点,广泛应用于除盐水系统保安过滤器。但是此种滤芯价格高,过滤容积不高,较易污堵。对广东某化工厂脱盐水系统保安过滤器滤芯污染物进行化验,分析出主要污染物成分,通过实验优选出酸性清洗药剂TS-8428和碱性清洗剂TS-857交替清洗的方案。该方案能恢复滤芯通量,延长滤芯使用次数,降低了企业成本,取得了较好的经济效益。     

静电纺丝纤维滤材表征及其气液过滤性能

以聚丙烯腈与二甲基甲酰胺为原料配制纺丝溶液,采用静电纺丝技术制备玻璃纤维/聚丙烯腈纤维/玻璃纤维三层复合滤材,研究了纺丝溶液浓度与纺丝电压等参数对纤维形貌及尺寸的影响,分析了复合滤材的过滤性能. 结果表明,控制不同纺丝溶液浓度可得形貌不同的纤维,且溶液浓度越大纤维尺寸越大;纺丝电压对纤维形貌的影响较小,但增加纺丝电压使静电纺纤维层的孔径减小. 相比玻璃纤维滤材,复合滤材过滤效率明显提升,稳态效率最大可提升21%,最易穿透粒径效率最大可提升39%,但复合滤材孔径较小时,过程压降增加了一段跳跃阶段,纳米纤维层表面形成液膜,使复合滤材稳态压降升高.     

分离用非织造滤材过滤性能及测试研究

针对3种气固分离用非织造滤材的透气、孔径及其分布、过滤效率、容尘量、计重效率以及再生性能等相关过滤性能开展测试研究,比对了滤材的渗透、孔径、截留和再生情况,为非织造滤材的产品质量控制、选择及应用等提供的依据。     

旋流板式气液分离器的放大规律

对旋流板式气液分离器在3种规模、18种旋流板结构下进行了模型实验研究，考察了旋流板结构参数(径向角、仰角和叶片数量)对分离效率和压降的影响，并建立了预测分离器压降的关联式，为旋流板结构参数的确定提供了依据. 工业应用的标定结果表明分离器压降预测式是准确的，它可用于工业气液分离器的放大设计.     

丙烯腈装置气液分离器的出口结构

气液分离器是丙烯腈生产装置的关键设备之一,用于除去气体产品中的酸雾. 分离器的出口结构是影响分离效率的关键因素之一. 本研究借助通用流体分析软件PHOENICS对气液分离器内流场进行了分析,结果发现,增大液滴向器壁运动机会和减弱二次夹带效应均有利于提高分离效率. 基于此原则,对气体出口结构进行了优化实验,并提出了最佳的分离器双层套筒出口结构. 这种结构与其他几种结构相比除雾效果更佳,不管在低空速还是高空速下都能保持较高的除雾效率,操作弹性较好. 工业应用也表明,采用双层套筒出口结构的气液分离器具有较高的除酸雾效果,优于原分离器.     

压缩机润滑油雾滤芯过滤性能分析与改进研究

利用现场高压和实验室常压滤芯性能评价装置,对比了不同工况下的滤芯过滤性能,分析了液体物性和油雾浓度对滤芯过滤性能的影响规律,提出了滤芯改进方法并进行了效果验证。结果表明,由于气液相互作用改变,高压下滤芯过滤效率相比常压略低,但常压工况过滤性能变化规律能反映现场实际运行性能。与气体流量相比,液体黏度对中效滤芯的过滤效率影响更大,且滤芯在过滤高黏度液体时才会出现压降的显著上升。油雾浓度对中效滤芯的压降影响受液体黏度控制,高黏度时压降随油雾浓度升高而升高,但低黏度时压降基本不随油雾浓度变化。由于流量对液滴扩散捕集作用的影响,低流量时滤芯对高黏度液体的过滤效率随油雾浓度降低反而升高。通过调整滤芯内部的滤材组成及排布方式,可实现小尺寸液滴的高效捕集,对癸二酸二辛酯液滴的过滤效率相比原滤芯至少提升50%。研究结果对于指导天然气储运过程中滤芯性能提升与机理认识具有重要意义。     

高压工况对天然气滤芯性能影响的实验研究

为探究高压工况下天然气滤芯的过滤性能变化规律及影响因素,选取了四种规格的滤芯为研究对象,开展了现场实验和实验室性能测试。发现在现场运行410 d后,四种滤芯的压差平均增长约20%,在相同气固过滤实验条件下压差增长速率更大,而四种滤芯的过滤效率和品质因子的差异相对缩小。高压工况下过滤材料压缩了7%~31%,大量颗粒嵌入过滤材料或沉积在表面,各过滤层的透气度普遍下降,而抗拉强度均有所上升。结果表明,选用孔径分布均匀的纤维材料、过滤精度梯级设计的复合材料,对过滤层打褶以及采用导流式骨架,均有助于滤芯在高压运行工况下长周期稳定可靠运行。     

变螺旋角对新型螺旋折流板换热器的性能影响

新型螺旋折流板换热器采用折面折流板代替平面折流板,消除了换热器壳程相邻折流板搭接形成的三角漏流区,进而增强了传热效果。文中分别对螺旋角度为18°,27°,35°和40°,搭接量均为50%的(e=50%)新型螺旋折面折流板换热器进行了实验研究并分析其传热和阻力性能。实验结果表明:螺旋角为18°的螺旋折面折流板换热器传热性能最好,以Nu/f1/3作为综合性能评价指标时,其综合性能最优。     

固定床颗粒层过滤性能分析及预测

使用两种滤料颗粒在一套冷态试验装置上考察了过滤气速和颗粒层厚度对颗粒层过滤性能的影响。结合颗粒层过滤宏观模型,分析了不同操作条件下粉尘比沉积率σ对颗粒层粉尘捕集能力偏离初始值程度F和过滤压降偏离初始值程度G的影响,然后预测了过滤效率和压降。结果表明,试验范围内,随着σ的增大,F呈现先增加后降低的变化趋势,而G逐渐增加。结合过滤气速u=0.2~0.6 m·s^-1、颗粒层厚度L=0.11~0.2 m条件下的试验数据拟合得到了F-σ和G-σ函数关系,过滤效率和压降的计算值与试验吻合较好,优于文献中相关公式,可为颗粒床过滤性能的预测提供参考。     

Granular-bed filtration assisted by filter cake formation 3. Penetration of filter cakes by a monodisperse aerosol

For several types of granular solids (sands, silicon carbide and copper shot), penetrations have been measured for a monodisperse aerosol (1.1 μm Dow microspheres) passing through fly ash deposited upon horizontal surfaces of the solids. Fractional penetrations can run as low as 10⁻⁵. Pressure drop data for dust cake/granular medium combinations are also given. The data illustrate significance of dust autohesivitiy and dust/granular solid adhesivity for granular-bed filtration assisted by dust cake formation.     

纤维素助滤剂的预敷过滤性能

对高黏度物料加入纤维素助滤剂的预敷过滤性能进行了研究,说明不同的预敷条件对预敷层的过滤性能会有很大影响。通过改变预敷压力和浓度,对纤维素滤饼层的过滤比阻、可压缩性系数和孔隙率进行了研究。实验表明,纤维素预敷层的比阻随压力增加而增加,随浓度增加而减小;孔隙率随压力增加而减小,随浓度增加而增加;可压缩性系数随浓度增加而增加。纤维素助滤剂为中等可压缩性物料,孔隙率大。研究结果可为高黏度物料用纤维素预敷过滤的工程应用提供参考。     

短程混凝-膜过滤工艺清洗过程中气液两相流对絮体形成的影响

基于数值模拟的方法研究了不同填充密度和不同曝气强度下短程混凝-膜过滤工艺中膜清洗过程反应器内流场特性。结合絮凝动力学理论,引入微涡旋尺度参数来判定影响絮体形成的流场状态,以评估膜清洗过程中曝气强度对絮体形成及膜清洗效果的影响,并用实时图像技术对模拟结果进行验证。研究结果表明,反应器填充密度为7.38%,气水比为15：1时,反应器内平均有效能耗适中,且形成的微涡旋尺度也适中,不会对絮体产生明显的破坏作用,有利于形成较大尺寸的絮体;同时在膜组件附近产生较强的水流剪切速度,使膜面得到有效的清洗。结合实验分析,反应器填充密度为7.38%,气水比为15：1时,反应器内形成的絮体粒径较大且与数值模拟得到的微涡旋尺度相近,上清液UV₂₅₄和TOC值最低,去除效果最好。     

液体黏度和表面张力对滤材气液过滤性能的影响

利用滤材实验装置,研究了黏度和表面张力等液体物性参数对气液过滤性能的影响。结果表明:液体黏度对滤材压降影响较小,滤材稳态压降基本不变,液体黏度较小时滤材出口液滴浓度较大,且出口有较多粒径较大的液滴;而液体表面张力对滤材压降有较大影响,液体表面张力较大时出口液滴浓度较大。并利用Ohnesorge数对滤材出口液滴浓度进行了分析,Ohnesorge数越大,则出口液滴浓度越低。     

多旋臂气液旋流分离器压降特性试验

为强化气液离心分离过程,实现在大直径分离器内的气液旋流高效分离,设计构思了一套多旋臂气液旋流分离设备,为气液分离大型化设计提供了一种新思路。在纯气流条件及不同的旋流臂喷出气速下对该分离设备进出口静压差进行了测量,实验结果表明,旋流分离设备静压差在整个运行过程中较为稳定,有较强的可预测性,无量纲标准偏差维持在2%以内,总压降与旋流臂出口气速呈现出良好的平方关系。进一步将总压降分解为入口及旋臂摩擦损失、分离器空间内摩擦损失和出口管路摩擦损失三个部分进行详细测量,获得了各部分压降与旋流臂出口速度头的定量关联模型,发现分离器空间内摩擦阻力损失在总压降中占比最大。GLVS总压降主要受旋流臂出口气速影响,加入液相后对压降影响很小。该旋流分离设备的阻力系数与普通旋风分离器相当,根据四组不同结构尺寸的旋流头得到了阻力系数与旋流头关键设计参数的关联式,为进一步结构优化提供了参考。