導葉式高壓旋風分離器是一種帶導流葉片的高壓旋風分離器,作為一類非常重要的氣固分離設備,被廣泛用于天然氣凈化工藝過程中,其分離性能直接關(guān)系到天然氣凈化工藝的經(jīng)濟性與安全性。隨著我國對節(jié)能減排要求的提高,對用于天然氣凈化的導葉式高壓旋風分離器性能則提出了更高的要求,特別是頁巖氣開采中需要研制結(jié)構(gòu)更加緊湊、并增強流場穩(wěn)定性與改善頁巖氣壓力衰減的高壓旋風分離器�，F(xiàn)有的導葉式旋風分離器對于高壓頁巖氣的凈化仍存在壓力損失偏高、分離效率偏低,分離器內(nèi)部結(jié)垢、磨損和腐蝕等問題,因此如何在保證總分離效率的基礎(chǔ)上降低壓力損失以及減小切割粒徑是研發(fā)緊湊型導葉式高壓旋風分離器中亟待解決的關(guān)鍵技術(shù)問題。本文結(jié)合用于頁巖氣凈化工藝過程中的導葉式高壓旋風分離器研制,開展其流道的多目標優(yōu)化設計工作,旨在探索出高效可靠的導葉式高壓旋風分離器優(yōu)化設計方法,為后續(xù)研發(fā)高效低阻的旋風分離器產(chǎn)品提供技術(shù)參考。主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下:（1）研究導葉式高壓旋風分離器的流道幾何參數(shù)與分離性能的關(guān)系,提出近似理論設計方法,設計了滿足運行條件和分離性能要求的導葉式高壓旋風分離器初始流道。（2）以初始流道結(jié)構(gòu)為優(yōu)化對象,探索適合其優(yōu)化設計... 

【文章來源】：西華大學四川省

【文章頁數(shù)】：67 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

導葉式旋風分離器結(jié)構(gòu)示意圖

西華大學碩士學位論文13（1）導流葉片的數(shù)量N在導流葉片厚度相同的情況下，葉片數(shù)決定了氣流在葉道區(qū)的運動速度，進而決定了在旋風主筒體區(qū)的切向速度。劉愛蘭等[32]研究了不同葉片數(shù)對分離性能的影響，指出葉片數(shù)越多，受其阻力及邊界層的影響，對氣流的造旋效果越好，越有利于分離，但葉片數(shù)增多不利于裝置的壓力損失。當N>4時，分離效率變化較小，但增加一個葉片對應壓力損失的增長值約為3kPa，因此為滿足壓力損失條件，將葉片數(shù)N取為6。（2）導流葉片的厚度t導流葉片厚度與葉片數(shù)變化引起分離性能改變的本質(zhì)相同，厚度取值越大，氣流進入主筒體區(qū)的切向速度就越大，葉片的加速作用越明顯，分離效率也越高。韓傳軍等[17]總結(jié)出t=2~9.5mm時旋風分離器的切割粒徑相差不大，但t每增加0.5mm，壓力損失約升高1kPa，當厚度大于7mm時增長速率急劇升高，故將葉片厚度t取為0.007m。（3）導流葉片骨線形狀在實際工程項目中，葉片形狀有弧形、梭形和楔形三種構(gòu)型。其中梭形葉片的加工制造難度較大，導流加速作用也較差，楔形葉片雖易加工但壓力損失較高，因此一般將葉片設計成弧形。本次根據(jù)圖2.2所示的葉片骨線進行設計。圖2.2弧形導流葉片的骨線示意圖Fig2.2Schematicdiagramofbonelineofarcguidevane○1導流葉片的出口角β對于導葉式旋風分離器而言，葉片喉部的出流速度與葉片出口角β密切相關(guān)，而分離氣體中的顆粒是靠出流速度的切向分量產(chǎn)生離心力來實現(xiàn)，因此求解切向速度分量是計算出口角的前提。葉片喉部出流的切向速度分量可根據(jù)分級效率的數(shù)學模型[29]求解，分級效率ηi計算公式為:0.6343=1exp7.8685ipdSt(2.3)其中，系數(shù)St表征分離過程中顆粒從氣流中逸出的難易程度，表示為：

導葉式高壓旋風分離器的多目標優(yōu)化設計16圖2.3導葉式高壓旋風分離器各結(jié)構(gòu)釋義及尺寸標注Fig2.3Structuredefinitionanddimensionmarkingoftheguidevanehigh-pressurecyclone

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于響應曲面法小型旋風分離器的多目標優(yōu)化[J]. 梁文龍,戴石良,田伶.  建筑熱能通風空調(diào). 2019(03)
[2]基于響應面法的旋風分離器結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化[J]. 張勇,周忠賀,蔣明虎,邢雷.  流體機械. 2018(12)
[3]基于Q判據(jù)的不同排氣管直徑旋風分離器內(nèi)部渦分析[J]. 高助威,王娟,王江云,毛羽,李軍,魏耀東.  石油學報(石油加工). 2018(06)
[4]兩種不同入口形式的旋風分離器分離性能的對比研究[J]. 周發(fā)戚,孫國剛,韓曉鵬,婁志華,魏慶.  石油學報(石油加工). 2018(04)
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博士論文
[1]導葉式旋風管內(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 2011

碩士論文
[1]基于響應曲面法的旋風分離器結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究[D]. 熊攀.武漢科技大學 2019
[2]入口結(jié)構(gòu)及氣速對旋風分離器內(nèi)旋流非穩(wěn)態(tài)特性的影響[D]. 王璐.太原理工大學 2018
[3]旋風分離器數(shù)值模擬分析與優(yōu)化設計研究[D]. 徐洋洋.西南石油大學 2017
[4]多管旋風分離器分離性能研究及導向葉片優(yōu)化設計[D]. 楊雪.西南石油大學 2016
[5]導葉式多管旋風分離器的數(shù)值模擬研究[D]. 管西旗.西南石油大學 2014
[6]導葉式旋風管內(nèi)氣固兩相流動控制機理的試驗研究[D]. 王新華.中國石油大學 2010



本文編號：3030099