發(fā)布時間：2021-12-02 17:37

　　導(dǎo)葉式旋風(fēng)管是一種廣泛應(yīng)用于非均相分離領(lǐng)域的離心分離設(shè)備。與具有切向入口的旋風(fēng)分離器不同,導(dǎo)葉式旋風(fēng)管采用軸向入口,利用導(dǎo)流葉片使氣體產(chǎn)生旋流。導(dǎo)葉式旋風(fēng)管按氣體的流動方向不同可以分為反轉(zhuǎn)式旋風(fēng)管和直流式旋風(fēng)管兩種。目前,學(xué)者對這兩種旋風(fēng)管在氣固分離領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行了大量研究,但研究對象的尺寸差異較大,對氣液分離性能的研究也相對較少。本文設(shè)計了兩個尺寸相同的反轉(zhuǎn)式和直流式旋風(fēng)管,采用實驗和數(shù)值模擬方法對二者氣相流場和氣液分離性能進(jìn)行了對比研究。結(jié)果表明,在反轉(zhuǎn)式旋風(fēng)管的氣相流場內(nèi),切向速度沿軸向存在明顯衰減,衰減幅度達(dá)到30%,而直流式旋風(fēng)管的切向速度沿軸向保持穩(wěn)定,前者的切向速度普遍低于后者。反轉(zhuǎn)式旋風(fēng)管的排氣管末端存在短路流,排氣管下方存在局部渦流,直流式旋風(fēng)管的排液環(huán)隙內(nèi)存在上行氣流。對中位粒徑為4μm的水滴,在不同的結(jié)構(gòu)和工況下,反轉(zhuǎn)式旋風(fēng)管的分離效率為38-80%,直流式旋風(fēng)管的分離效率為39-89%。當(dāng)入口氣速在2-8m/s時,反轉(zhuǎn)式旋風(fēng)管的氣液分離效率比直流式旋風(fēng)管略高2-5%;當(dāng)入口氣速在8-15m/s時,直流式旋風(fēng)管的氣液分離效率比反轉(zhuǎn)式旋風(fēng)管高7-16%。當(dāng)入口氣速超...

【文章來源】： 中國石油大學(xué)(北京)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：117 頁

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
引言
第1章 文獻(xiàn)綜述
    1.1 氣液分離技術(shù)的發(fā)展概述
        1.1.1 重力沉降分離
        1.1.2 慣性分離
        1.1.3 過濾分離
        1.1.4 離心分離
    1.2 反轉(zhuǎn)式旋風(fēng)管的研究進(jìn)展
        1.2.1 反轉(zhuǎn)式旋風(fēng)管的工業(yè)應(yīng)用
        1.2.2 反轉(zhuǎn)式旋風(fēng)管的流場研究
        1.2.3 反轉(zhuǎn)式旋風(fēng)管的結(jié)構(gòu)優(yōu)化
        1.2.4 反轉(zhuǎn)式旋風(fēng)管的理論模型
    1.3 直流式旋風(fēng)管的研究進(jìn)展
        1.3.1 直流式旋風(fēng)管的工業(yè)應(yīng)用
        1.3.2 直流式旋風(fēng)管的流場研究
        1.3.3 直流式旋風(fēng)管的結(jié)構(gòu)優(yōu)化
        1.3.4 直流式旋風(fēng)管的理論模型
    1.4 液滴行為的理論研究
        1.4.1 二元液滴的碰撞
        1.4.2 液滴在氣流中的破碎
        1.4.3 液滴與固體壁面的碰撞
        1.4.4 液膜在氣流中的夾帶
        1.4.5 旋風(fēng)管中液滴行為的研究
    1.5 計算流體力學(xué)概述
        1.5.1 流體力學(xué)控制方程
        1.5.2 湍流的數(shù)值模擬方法
        1.5.3 湍流模型理論
    1.6 本章小結(jié)
第2章 兩種導(dǎo)葉式旋風(fēng)管氣相流場的數(shù)值模擬對比研究
    2.1 數(shù)值模擬方法
        2.1.1 幾何模型
        2.1.2 網(wǎng)格劃分
        2.1.3 湍流模型的確定
        2.1.4 邊界條件
        2.1.5 計算方法
    2.2 分離空間內(nèi)氣相流場對比
        2.2.1 切向速度
        2.2.2 軸向速度
        2.2.3 徑向速度
        2.2.4 靜壓分布
        2.2.5 湍流特性
    2.3 排氣管口附近氣相流場對比
        2.3.1 切向速度
        2.3.2 軸向速度
        2.3.3 徑向速度
    2.4 本章小結(jié)
第3章 兩種導(dǎo)葉式旋風(fēng)管氣液分離性能的對比研究
    3.1 實驗系統(tǒng)與實驗方法
        3.1.1 實驗系統(tǒng)
        3.1.2 實驗介質(zhì)
        3.1.3 實驗參數(shù)的測量
        3.1.4 實驗方案和實驗步驟
    3.2 液滴相運(yùn)動的數(shù)值模擬方法
        3.2.1 氣液兩相流計算模型
        3.2.2 DPM模型的設(shè)置
        3.2.3 邊界條件
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 旋風(fēng)管中不同分離效率的概念界定和數(shù)值對比
        3.3.2 對反轉(zhuǎn)式旋風(fēng)管中旋轉(zhuǎn)水環(huán)現(xiàn)象的實驗研究
        3.3.3 入口氣速對分離效率的影響
        3.3.4 液滴行為對分離性能的影響
        3.3.5 液滴物性對分離效率的影響
        3.3.6 葉片出口角對分離效率的影響
        3.3.7 兩種旋風(fēng)管的阻力特性
    3.4 本章小結(jié)
第4章 結(jié)論與展望
    4.1 結(jié)論
    4.2 展望
參考文獻(xiàn)
附錄A 符號說明
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]導(dǎo)葉結(jié)構(gòu)對直流導(dǎo)葉式氣液分離器性能的影響 [J]. 劉愛蘭,楊帆,郭雪巖.  輕工機(jī)械. 2016(04)
[2]葉片式旋風(fēng)管流場數(shù)值模擬研究 [J]. 李琦,羅敏,管西旗,韓傳軍,楊生紅.  石油化工設(shè)備. 2015(01)
[3]PSC100型旋風(fēng)單管多相分離性能的實驗研究 [J]. 高光才,孫茂生,王建軍,金有海.  化工機(jī)械. 2014(03)
[4]直流導(dǎo)葉式旋風(fēng)管性能的數(shù)值模擬研究 [J]. 于洲,馬春元.  化工生產(chǎn)與技術(shù). 2013(06)
[5]集氣站雙筒臥式重力分離器運(yùn)行效果評價 [J]. 劉菊榮,黃風(fēng)林,宋紹富.  石油化工應(yīng)用. 2013(11)
[6]直流多管式旋流分離器的分離性能實驗研究 [J]. 高光才,楊風(fēng)允,王建軍,金有海.  化工機(jī)械. 2012(05)
[7]PSC型導(dǎo)葉式旋風(fēng)管內(nèi)顆粒返混夾帶實驗研究 [J]. 韓恒標(biāo),王建軍,亓成剛,金有海.  石油化工設(shè)備. 2012(02)
[8]旋風(fēng)分離器旋渦尾端位置的實驗測量及其影響因素 [J]. 高翠芝,孫國剛,董瑞倩.  石油學(xué)報(石油加工). 2011(06)
[9]不同入口流速下導(dǎo)葉式液液旋流器內(nèi)流場與性能分析 [J]. 于長錄,任相軍,馬藝,王振波,金有海.  化工機(jī)械. 2011(05)
[10]排氣結(jié)構(gòu)對PSC-100型導(dǎo)葉式旋風(fēng)管內(nèi)流場分布的影響 [J]. 王建軍,許文文,金有海.  化工機(jī)械. 2011(05)

博士論文
[1]導(dǎo)葉式旋風(fēng)管內(nèi)氣固兩相流動控制與分離性能計算方法的研究[D]. 馬艷杰.中國石油大學(xué) 2011
[2]催化裂化三旋內(nèi)部氣固兩相流動分析[D]. 張建.中國石油大學(xué) 2009

碩士論文
[1]管柱式氣液分離器分離性能實驗研究[D]. 許承煒.中國石油大學(xué)（北京） 2017
[2]波紋板氣液分離器性能的實驗與模擬研究[D]. 胡雪飛.中國石油大學(xué)(北京) 2016
[3]波紋板內(nèi)氣液分離流場的數(shù)值模擬研究[D]. 張立峰.西安石油大學(xué) 2015
[4]直流式旋風(fēng)除塵器的數(shù)值模擬與實驗研究[D]. 王魯平.清華大學(xué) 2015
[5]導(dǎo)葉式多管旋風(fēng)分離器的數(shù)值模擬研究[D]. 管西旗.西南石油大學(xué) 2014
[6]大港石化催化裂化裝置三旋選型分析[D]. 鞏祥峰.中國石油大學(xué)（華東） 2012
[7]導(dǎo)葉式旋風(fēng)管排塵口處顆粒返混夾帶的實驗研究[D]. 亓成剛.中國石油大學(xué) 2011
[8]新型直流導(dǎo)葉式旋風(fēng)管的性能研究[D]. 滿曉偉.中國石油大學(xué) 2011
[9]螺旋式氣液分離器的分離機(jī)理及性能研究[D]. 崔航.大慶石油學(xué)院 2010



本文編號：3528877