本文關(guān)鍵詞：板結(jié)構(gòu)及流體運(yùn)動(dòng)特性對聚結(jié)板分離性能的影響研究

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【摘要】：聚結(jié)板是一種新型氣液分離元件,利用氣液兩相的慣性力差將氣流中夾帶的液滴或霧滴分離出來。聚結(jié)板氣液分離技術(shù)由于其高效、綠色、安全的優(yōu)勢可廣泛應(yīng)用于石油、化工、核電、環(huán)保等多個(gè)領(lǐng)域,研究和生產(chǎn)分離效率高、壓降阻力小、體積小的聚結(jié)板氣液分離器是當(dāng)前工程實(shí)際迫切需要解決的問題。本文對聚結(jié)板氣液分離過程及機(jī)理進(jìn)行了理論分析,并討論了二次液滴的形成機(jī)理,在此基礎(chǔ)上,對不同結(jié)構(gòu)及流體運(yùn)動(dòng)特性下的聚結(jié)板氣液分離性能進(jìn)行了可視化實(shí)驗(yàn)及數(shù)值模擬研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明聚結(jié)板分離效率在一定范圍內(nèi)都隨氣流速度的增大而增大,當(dāng)氣流速度超過臨界破膜速度時(shí),二次夾帶現(xiàn)象明顯,分離效率出現(xiàn)下降趨勢,而壓降則隨氣流速度持續(xù)增大,實(shí)驗(yàn)測得臨界破膜速度約為9m/s。板間距對分離效率的影響程度略低于板傾角。三種板中帶鉤式聚結(jié)板分離效率最高,但同時(shí)壓降也最高。對不同類型、不同板間距、板傾角及入口氣流速度進(jìn)行了組合并完成數(shù)值模擬研究,考慮了湍流效應(yīng)、液滴的碰撞聚結(jié),采用壁面液膜模型模擬二次夾帶現(xiàn)象,得到不同工況下流場分布云圖及分離效率、壓降數(shù)值,并分析了板結(jié)構(gòu)參數(shù)及流體運(yùn)動(dòng)特性對分離性能的影響。結(jié)果表明聚結(jié)板前兩級(jí)迎風(fēng)面對液滴攔截作用最顯著,聚結(jié)板彎折處速度最高,壓力較低,易形成逆壓力梯度,流道內(nèi)出現(xiàn)漩渦,流動(dòng)阻力變大,氣流剪切力還會(huì)將附著在壁面的液膜撕破,產(chǎn)生二次液滴。實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬得到的聚結(jié)板分離效率及壓降變化趨勢一致,說明本文所用的數(shù)值模擬方法有效可靠,能保證結(jié)果的準(zhǔn)確性,可推廣使用。通過以上研究,為改進(jìn)和優(yōu)化聚結(jié)結(jié)構(gòu)以及聚結(jié)分離理論的建立提供了依據(jù),為工程應(yīng)用中選擇最佳性能比下的工況提供了參考。
【關(guān)鍵詞】：聚結(jié)板 氣液分離 分離效率 二次夾帶
【學(xué)位授予單位】：西安石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ051.8
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 緒論8-15
• 1.1 研究背景及意義8-9
• 1.2 氣液分離技術(shù)9-10
• 1.3 氣液分離器概述10-12
• 1.3.1 氣液分離器類型10-12
• 1.3.2 聚結(jié)板氣液分離器12
• 1.4 聚結(jié)板氣液分離器研究現(xiàn)狀12-13
• 1.5 論文主要研究內(nèi)容和方法13-15
• 第二章 聚結(jié)板氣液分離過程機(jī)理及理論研究15-21
• 2.1 兩相流基本理論15-16
• 2.2 氣液兩相流分離機(jī)理16-18
• 2.2.1 氣液兩相流分離過程16-17
• 2.2.2 液滴在流動(dòng)中的破碎17
• 2.2.3 液滴在流動(dòng)中的碰撞聚結(jié)17-18
• 2.3 液膜破裂機(jī)理18-20
• 2.3.1 液滴撞擊液膜18-19
• 2.3.2 氣流剪切液膜19-20
• 2.4 本章小結(jié)20-21
• 第三章 聚結(jié)板氣液分離性能可視化實(shí)驗(yàn)研究21-33
• 3.1 實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)21-29
• 3.1.1 液滴霧化系統(tǒng)21-24
• 3.1.2 聚結(jié)板組分離系統(tǒng)24-26
• 3.1.3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測量系統(tǒng)26-27
• 3.1.4 聚結(jié)板氣液分離性能實(shí)驗(yàn)臺(tái)總構(gòu)設(shè)計(jì)27-29
• 3.2 實(shí)驗(yàn)測試方法29-30
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)測試步驟29
• 3.2.2 分離效率的計(jì)算29-30
• 3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析30-32
• 3.3.1 不同類型聚結(jié)板分離性能的比較30
• 3.3.2 聚結(jié)板板間距對分離性能的影響30-31
• 3.3.3 聚結(jié)板傾角對分離性能的影響31-32
• 3.4 本章小結(jié)32-33
• 第四章 數(shù)值模擬理論基礎(chǔ)及基本模型選型研究33-40
• 4.1 數(shù)值模擬相關(guān)軟件介紹33-34
• 4.1.1 gambit概述33-34
• 4.1.2 fluent概述34
• 4.2 湍流理論及模型34-37
• 4.2.1 單方程模型35
• 4.2.2 雙方程模型35-37
• 4.3 兩相流模型37-38
• 4.4 離散相模型38-39
• 4.4.1 顆粒運(yùn)動(dòng)方程38-39
• 4.4.2 壁面液膜模型39
• 4.5 本章小結(jié)39-40
• 第五章 聚結(jié)板氣液分離器數(shù)值模擬研究40-64
• 5.1 研究對象40
• 5.2 網(wǎng)格劃分和計(jì)算模型40-43
• 5.3 邊界條件和初始條件43
• 5.4 液滴的尺寸分布43-44
• 5.5 數(shù)值模擬結(jié)果及分析44-60
• 5.5.1 三種結(jié)構(gòu)聚結(jié)板通道內(nèi)流場分布44-48
• 5.5.2 聚結(jié)板液滴運(yùn)動(dòng)軌跡及壁面液膜厚度研究48-50
• 5.5.3 流體運(yùn)動(dòng)特性對聚結(jié)板分離性能的影響分析50-55
• 5.5.4 結(jié)構(gòu)參數(shù)對聚結(jié)板分離性能的影響分析55-60
• 5.6 聚結(jié)板分離性能的數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對比60-64
• 5.6.1 分離效率的對比60-62
• 5.6.2 壓降的對比62-64
• 第六章 結(jié)論64-65
• 致謝65-66
• 參考文獻(xiàn)66-68
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文68-69

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本文編號(hào)：911636