旋流泡罩相分离性能的研究

针对传统泡罩塔的雾沫夹带、液泛等问题,提出了新型塔内件——旋流泡罩,其利用旋流聚结和离心沉降原理将进入气中的液滴捕捉,可以实现高效的相分离。旋流泡罩的性能包括操作性能和相分离性能,分别用压力降和分离效率来表征。进气量对压力降的影响分别通过试验和模拟获得,并用压力降的试验数据来验证模拟的可靠性;利用Euleria-Lagrangian方法来处理气液两相流动,同时考虑液滴的聚结和破碎,研究进气速度、进气液滴粒度和进气液滴浓度对旋流泡罩相分离性能的影响。研究结果表明,压力降随进气量的增大而增大,在研究的进气量范围内,旋流泡罩压力降为300~1300 Pa;相分离效率随进气粒度和进气速度的增大而提高,但存在临界进气速度值,此时,相分离效率最高可达98.7%;进气粒度越小,临界进气速度值越小;对于小液滴,其液滴浓度对相分离效率的影响比大液滴的影响更为显著。研究结果对于旋流泡罩的设计和优化具有重要意义。

旋流泡罩流体力学性能研究

传统塔设备存在雾沫夹带甚至液泛,为此提出了旋流泡罩,其基于旋流聚结和离心沉降原理减小雾沫夹带。利用CFD数值模拟探究旋流泡罩的流体力学性能,包括压力降和相分离性能。采用出、入口平均粒度之比的聚结效果来评估相分离性能。首先用压力降试验数据来验证模拟的可靠性,用RNG k-ε模型来处理湍流,用双欧拉模型来处理气液两相流,并用PBM模型考虑液滴的聚结破碎,来探究旋流泡罩进气量对压力降的影响,进气量、进气中液滴体积分数和粒度对聚结效果的影响。结果显示,随进气量的增加,旋流泡罩压力降增加;在研究范围内,聚结效果随进气量的增大而增加,而后趋于平缓;聚结效果随进气中液滴体积分数的增加而提高,随进气中液滴粒度的减小而提高。