本文關(guān)鍵詞：基于多結(jié)構(gòu)因素的氣液旋流分離器優(yōu)化，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：氣-液旋流分離器具備分離效率高、設(shè)備體積小、適合長周期運(yùn)轉(zhuǎn)等諸多優(yōu)點(diǎn),迄今己在礦物加工、石油、環(huán)保等諸多工業(yè)領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。氣-液旋流分離器內(nèi)部流場復(fù)雜,各個(gè)分支結(jié)構(gòu)之間的尺寸配合非常緊密,有著相互協(xié)助制約的關(guān)系,所以對于氣-液旋流分離器性能的分析如果從單個(gè)結(jié)構(gòu)因素著手,獲得的結(jié)果并不全面。而現(xiàn)今對于諸多結(jié)構(gòu)尺寸多因素協(xié)同作用時(shí)對分離器的影響鮮有報(bào)道,所以本文主要針對排氣管直徑、排氣管插入深度、排氣管偏置角度、排氣管偏置距離和底流口防返混錐錐形底面積比例5個(gè)結(jié)構(gòu)因素進(jìn)行優(yōu)化研究。設(shè)計(jì)正交試驗(yàn),試驗(yàn)采用5因素4水平的正交表進(jìn)行,建立16組有代表性的水平組合模型,利用Fluent軟件對所有模型進(jìn)行數(shù)值模擬,模擬過程中氣相和液相的模擬分別采用RSM模型和DPM模型。對每組模型進(jìn)行液相模擬,可由排氣口液滴逃逸粒徑分布的百分比判定氣-液旋流分離器分離性能的好壞。對16組正交試驗(yàn)用極差法找出各因素優(yōu)水平組合以及各因素對分離效率和壓降的主次影響順序,其中排氣管直徑對壓降影響最大,底部防返混錐底面積比例對分離效率影響最大,排氣管插入深度對兩個(gè)指標(biāo)影響都最小。然后通過綜合平衡法找到最優(yōu)組合,即排氣管直徑為0.3D,排氣管插入深度為1.4a,排氣管偏置距離為8mm,排氣管偏置角度為270°,錐形底面積比例為60%。最后分析了優(yōu)選結(jié)構(gòu)下液滴粒徑和入口速度對壓降和分離效率的影響,改變液滴粒徑,通過模擬計(jì)算可知優(yōu)選結(jié)構(gòu)適用于任何粒徑液滴,對較大粒徑液滴可以達(dá)到完全分離。入口速度對分離效率有顯著影響,入口速度越大,旋流分離器內(nèi)壓降越大,分離器能耗變大,效率變低,入口速度過小,氣液分離不完整,分離效率降低。
【關(guān)鍵詞】：氣液旋流分離器 分離效率 壓降 正交試驗(yàn) 結(jié)構(gòu)優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：東北電力大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ051.8
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 緒論11-18
• 1.1 課題背景及意義11-12
• 1.2 氣-液旋流分離器基本結(jié)構(gòu)與工作原理12-14
• 1.2.1 氣-液旋流分離器基本結(jié)構(gòu)12
• 1.2.2 氣-液旋流分離器分離機(jī)理12-13
• 1.2.3 氣-液旋流分離器流場特征13-14
• 1.3 流場研究的方法14
• 1.4 氣-液旋流分離器結(jié)構(gòu)改進(jìn)的國內(nèi)外相關(guān)研究14-16
• 1.4.1 入口結(jié)構(gòu)的優(yōu)化研究15
• 1.4.2 排氣管結(jié)構(gòu)的優(yōu)化研究15-16
• 1.4.3 柱錐段分離腔結(jié)構(gòu)的優(yōu)化研究16
• 1.4.4 底流口結(jié)構(gòu)的優(yōu)化研究16
• 1.5 本文研究內(nèi)容16-18
• 第2章 氣-液旋流分離器數(shù)值模擬方法研究18-23
• 2.1 流動(dòng)控制方程18
• 2.2 常用湍流模型18-21
• 2.2.1 標(biāo)準(zhǔn)k -e 模型18-19
• 2.2.2 RNG k -e 模型19-20
• 2.2.3 RSM模型20-21
• 2.3 離散格式21-22
• 2.4 壓力插補(bǔ)格式22
• 2.5 壓力與速度的耦合22
• 2.6 本章小結(jié)22-23
• 第3章 網(wǎng)格劃分及可靠性驗(yàn)證23-32
• 3.1 物理模型及網(wǎng)格劃分23-25
• 3.1.1 物理模型尺寸23
• 3.1.2 網(wǎng)格的劃分23-25
• 3.2 邊界條件的設(shè)定25-26
• 3.3 計(jì)算結(jié)果收斂判斷26-27
• 3.4 網(wǎng)格無關(guān)性討論27-29
• 3.5 計(jì)算結(jié)果可靠性分析29-30
• 3.6 本章小結(jié)30-32
• 第4章 氣-液旋流分離器優(yōu)化設(shè)計(jì)32-40
• 4.1 正交試驗(yàn)安排32
• 4.2 旋流分離器液滴相模型與計(jì)算方法32-33
• 4.3 兩相邊界條件的設(shè)定33-34
• 4.4 液滴軌跡的跟蹤34
• 4.5 不同試驗(yàn)排氣口液滴直徑分布34-38
• 4.5.1 液滴物性34-35
• 4.5.2 排氣口液滴直徑分布分析35-38
• 4.6 旋流分離器主要性能指標(biāo)38-39
• 4.6.1 壓力降38-39
• 4.6.2 分離效率39
• 4.7 本章小結(jié)39-40
• 第5章 基于多結(jié)構(gòu)因素的正交試驗(yàn)分析40-44
• 5.1 正交試驗(yàn)結(jié)果極差分析40-41
• 5.2 綜合平衡法分析正交試驗(yàn)結(jié)果41-43
• 5.3 本章小結(jié)43-44
• 第6章 數(shù)值模擬結(jié)果分析44-54
• 6.1 旋流分離器壓力損失研究44-46
• 6.2 切向速度對比分析46-48
• 6.3 軸向速度對比分析48-49
• 6.4 徑向速度49-50
• 6.5 湍動(dòng)能50-52
• 6.6 物性參數(shù)對旋流分離器分離性能的影響52-53
• 6.6.1 不同粒徑對分離效率的影響52
• 6.6.2 入口速度對旋流分離器性能的影響52-53
• 6.7 本章小結(jié)53-54
• 結(jié)論54-56
• 參考文獻(xiàn)56-59
• 攻讀學(xué)位期間取得的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文59-60
• 致謝60

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：基于多結(jié)構(gòu)因素的氣液旋流分離器優(yōu)化，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：334032