管道式脱气旋流器结构参数的优化研究

发布时间：2017-10-15 16:12

  本文关键词：管道式脱气旋流器结构参数的优化研究

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【摘要】：在过程工业中存在许多液体带气的现象,管道作为承载流体运输的载体,液体带气会造成管道的气阻、局部腐蚀或流量计量不准等问题,成为制约流体安全、高效输送的关键因素。近些年,管道式液体旋流脱气技术相对于传统重力沉降分离具有分离时间短、效率高、设备占地面积小的优势,得到了研究者的广泛关注。本文通过采用CFD数值模拟及实验研究的方法,在不同操作下深入研究了结构参数对管道式液体脱气旋流器内部流场、分离性能影响关系,研究表明：(1)进口数量对管道式液体脱气旋流器的分离性能有着重要的影响,增加进口的数量更有助于旋流腔内速度场与压力梯度场的稳定形成,进而能提升旋流器的脱气效率及高效操作区域。(2)对不同的气泡粒径存在一个最佳的柱径比,随着柱径比的增加,一方面气泡运行时间和空间增大,有助于提升分离效率；另一方面削弱了内锥对气相的举升作用,会造成在底部出口处的气泡返混,同时增大了流体的能量损失。(3)对于轴流式脱气旋流器来说,叶片角度越大越容易促使流体由直线流动改变成高速稳定的螺旋流态,对分散气和溶解气的分离效率均有提高,但造成能耗增加。
【关键词】：气液两相流 离心分离 数值模拟 柱径比 进口结构
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ051.8
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-18
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 液体脱气技术的研究进展10-12
• 1.2.1 膜脱气技术10-11
• 1.2.2 真空脱气技术11
• 1.2.3 热力脱气技术11-12
• 1.2.4 旋流分离(超重力分离)12
• 1.3 旋流设备结构的研究进展12-15
• 1.3.1 柱锥式结构旋流分离器13
• 1.3.2 方形柱段旋流分离器13-14
• 1.3.3 内锥式旋流分离器14-15
• 1.4 液-气两相流CFD数值模拟15
• 1.5 存在问题15-16
• 1.6 研究内容16-17
• 1.7 研究意义17-18
• 第2章 多进口结构脱气管的数值模拟研究18-34
• 2.1 多进口结构脱气管设计18-20
• 2.2 脱气旋流管分离特性参数20-22
• 2.2.1 分离效率20-21
• 2.2.2 (分)级效率21
• 2.2.3 压力降21-22
• 2.3 模拟参数设置22-28
• 2.3.1 网格划分22-24
• 2.3.2 湍流模型24-25
• 2.3.3 多相流模型25-27
• 2.3.4 物性参数及边界条件27
• 2.3.5 算法及求解设置27-28
• 2.4 结果与讨论28-33
• 2.5 本章小结33-34
• 第3章 不同柱径比结构脱气管的数值模拟及实验研究34-46
• 3.1 柱径比对旋流脱气管内流场影响的数值模拟34-38
• 3.1.1 模拟设置34
• 3.1.2 数据分析34-38
• 3.2 柱径比对旋流脱气管分离性能影响的实验研究38-43
• 3.2.1 不同柱径比结构脱气管的实验研究方案39
• 3.2.2 实验流程及设备39-42
• 3.2.3 实验步骤及测量42-43
• 3.3 数据与分析43-46
• 3.4 本章小结46
• 第4章 叶片角度对旋流脱气性能影响的实验研究46-59
• 4.1 旋流脱气管设计46-49
• 4.1.1 不同柱径比结构脱气管的实验研究方案47-48
• 4.1.2 旋流脱气管对溶解气的分离原理48-49
• 4.2 实验测试系统搭建49-52
• 4.2.1 实验流程及设备49-51
• 4.2.2 实验步骤及测量51-52
• 4.3 实验数据与分析52-58
• 4.3.1 气相含量对分散气相分离效率的影响52-55
• 4.3.2 液相流量对溶解气相分离效率的影响55-57
• 4.3.3 气相流量对溶解气相分离效率的影响57-58
• 4.4 本章小结58-59
• 第5章 总结及展望59-61
• 5.1 总结59
• 5.2 展望59-61
• 参考文献61-65
• 致谢65-66
• 攻读硕士期间发表学术论文及申请专利情况66

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