流道结构对管式气液雾化混合器性能的影响

管式气液雾化混合器可在有限的管式空间内将液体吸收剂雾化为微米级液滴,实现高效的气液混合,进而显著增大气液接触面积、强化气液吸收传质过程,是天然气甘醇法脱水技术由塔式向管式转变的关键设备。为提高管式气液雾化混合器内液体射流破碎和气液分散混合性能,基于初始流道结构,提出3种改进流道结构。结合试验测试和数值模拟方法,探究流道结构对管式气液雾化混合器雾化混合性能的影响规律,对比筛选出更为合理的流道结构。研究结果发现:雾化压降随气量增大而增大,随气液比增大略有减小;雾化液滴粒径随气体流量和气液比增加逐渐减小;相同工况下菱形锥+带凸台流道结构的液滴粒径最小,粒径分布集中在37~60μm,较初始流道结构的粒径减小40%以上;同时该结构的雾化液滴体积分数最高,较初始流道结构的体积分数增加5~17倍。究其原因,菱形锥结构有助于引导横向气流均匀流动,有效减少壁面黏附,起到增强液滴破碎和减小液膜厚度的作用;凸台结构有助于增强气液分散效果,降低液滴平均粒径,增加雾化液滴体积分数。所得结论可推动管式天然气甘醇法脱水技术早日实现工业应用。