进口气速对旋叶式汽水分离器分离性能的影响研究

旋叶式汽水分离器是一种轴向进汽的离心式分离器在螺旋叶片的导流作用下,汽相流场开始旋转,在液滴离心力的作用下液滴就会被分离。汽水分离器的结构按压力容器规范设计,应用于去除蒸汽系统或压缩空气系统中所夹带液滴的场合。汽水分离器在天然气、蒸汽、压缩空气管路上的使用。各国研究者相继对旋叶式汽水分离器开展了一定的数值分析,李亚洲,熊珍琴等针对旋叶汽水分离器的缩比模型展开空气-水冷态试验性能分析和数值模拟研究。试验表明:分离效率主要受水流量的影响,随水流量的增大呈逐渐上升的趋势当水流量增大到后增加趋势逐渐减缓进而出现下降的趋势等等。在入口速度方面研究不是很完整,因此本文在前人的基础之上继续采用Fluent计算流体动力学软件对螺旋叶片的轴向位置HB、不同入口速度以及螺旋叶片倾角的旋叶式汽水分离器的分离情况进行了数值模拟。得到了分离效率以及进出口压降和以上三个影响因素的变化关系,通过度各种影响因素的模拟进行比较,结果表明,分离筒入口速度越大,分离效率越高。螺旋叶片倾角越大,分离效率越大。但是,速度的提高会使压降急剧增加,可能对螺旋叶片造成冲击,引起叶片局部应力强度问题使叶片脱落。

蒸汽流速对旋叶式汽水分离器分离性能影响的数值模拟

基于两流体模型和雷诺应力湍流模型,在不同的入口流速条件下,对旋叶式汽水分离器的分离过程进行了数值模拟,分析了蒸汽流速对不同直径液滴分离过程以及壁面附近液膜或高液滴浓度弥散层的影响规律。研究表明,蒸汽流速对分离性能的影响与液滴直径有关,当液滴直径处于某一区域时,蒸汽流速对分离性能的影响较明显,蒸汽流速越大,分离性能越好;当蒸汽流速较低时,在分离筒壁面出现液相流体累积。

蒸汽发生器全尺寸汽水分离装置模型开发

汽水分离装置是核动力系统蒸汽发生器(SG)重要组成部分。目前针对汽水分离装置的研究包含试验与模拟两种方法,受限于成本和计算资源,现有研究主要是对汽水分离装置中单一旋叶式分离器或波形板干燥器开展。但在SG不同位置处分离器或干燥器入口参数不相同,存在负荷不均问题。为此,本研究基于已有分离器和干燥器分离效率计算模型,对汽水分离装置适当简化,开发SG全尺寸汽水分离装置模型。研究SG中不同位置处分离器和干燥器分离效率分布特性以及干燥器液滴负荷不均情况。计算结果可为SG汽水分离装置设计提供参考,开发的汽水分离模型已植入自主化SG全流域热工水力计算分析程序STAF。