導(dǎo)葉式高壓旋風(fēng)分離器是一種帶導(dǎo)流葉片的高壓旋風(fēng)分離器,作為一類非常重要的氣固分離設(shè)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(jì)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(dǎo)葉式高壓旋風(fēng)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(qiáng)流場穩(wěn)定性與改善頁巖氣壓力衰減的高壓旋風(fēng)分離器�，F(xiàn)有的導(dǎo)葉式旋風(fēng)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(dǎo)葉式高壓旋風(fēng)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(dǎo)葉式高壓旋風(fēng)分離器研制,開展其流道的多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)工作,旨在探索出高效可靠的導(dǎo)葉式高壓旋風(fēng)分離器優(yōu)化設(shè)計(jì)方法,為后續(xù)研發(fā)高效低阻的旋風(fēng)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(dǎo)葉式高壓旋風(fēng)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(shè)計(jì)方法,設(shè)計(jì)了滿足運(yùn)行條件和分離性能要求的導(dǎo)葉式高壓旋風(fēng)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(shè)計(jì)... 

【文章來源】：西華大學(xué)四川省

【文章頁數(shù)】：67 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

導(dǎo)葉式旋風(fēng)分離器結(jié)構(gòu)示意圖

西華大學(xué)碩士學(xué)位論文13（1）導(dǎo)流葉片的數(shù)量N在導(dǎo)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(yùn)動速度，進(jìn)而決定了在旋風(fēng)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(dāng)N>4時(shí)，分離效率變化較小，但增加一個(gè)葉片對應(yīng)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(dǎo)流葉片的厚度t導(dǎo)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(jìn)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(shí)旋風(fēng)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(dāng)厚度大于7mm時(shí)增長速率急劇升高，故將葉片厚度t取為0.007m。（3）導(dǎo)流葉片骨線形狀在實(shí)際工程項(xiàng)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(dǎo)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(shè)計(jì)成弧形。本次根據(jù)圖2.2所示的葉片骨線進(jìn)行設(shè)計(jì)。圖2.2弧形導(dǎo)流葉片的骨線示意圖Fig2.2Schematicdiagramofbonelineofarcguidevane○1導(dǎo)流葉片的出口角β對于導(dǎo)葉式旋風(fēng)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(shí)現(xiàn)，因此求解切向速度分量是計(jì)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(xué)模型[29]求解，分級效率ηi計(jì)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(dǎo)葉式高壓旋風(fēng)分離器的多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)16圖2.3導(dǎo)葉式高壓旋風(fēng)分離器各結(jié)構(gòu)釋義及尺寸標(biāo)注Fig2.3Structuredefinitionanddimensionmarkingoftheguidevanehigh-pressurecyclone

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于響應(yīng)曲面法小型旋風(fēng)分離器的多目標(biāo)優(yōu)化[J]. 梁文龍,戴石良,田伶.  建筑熱能通風(fēng)空調(diào). 2019(03)
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[6]筒體直徑對旋風(fēng)分離器性能的影響[J]. 袁怡,孫國剛,周發(fā)戚,孫占朋.  石油學(xué)報(bào)(石油加工). 2017(04)
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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(jì)算方法的研究[D]. 馬艷杰.中國石油大學(xué) 2011

碩士論文
[1]基于響應(yīng)曲面法的旋風(fēng)分離器結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究[D]. 熊攀.武漢科技大學(xué) 2019
[2]入口結(jié)構(gòu)及氣速對旋風(fēng)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(xué) 2018
[3]旋風(fēng)分離器數(shù)值模擬分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[D]. 徐洋洋.西南石油大學(xué) 2017
[4]多管旋風(fēng)分離器分離性能研究及導(dǎo)向葉片優(yōu)化設(shè)計(jì)[D]. 楊雪.西南石油大學(xué) 2016
[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]導(dǎo)葉式旋風(fēng)管內(nèi)氣固兩相流動控制機(jī)理的試驗(yàn)研究[D]. 王新華.中國石油大學(xué) 2010



本文編號：3030099