多管直流式旋流分离器的性能实验与结构优化

为研究多管直流式旋流分离器的气液分离性能,对其在具有不同结构参数的导向叶片下进行了实验研究,考察了导向叶片类型、叶片出口角度和叶片数对压降和气液分离效率的影响。此外,对2种类型的导向叶片分离性能进行了对比分析。最后,在优选的导向叶片基础上探究了进气室抽气对分离效率的影响。实验结果表明:相对于叶片数,叶片出口角是影响分离器阻力特性的主要因素;在达到临界浓度之前,入口流量越大、叶片出口角越小,分离效率随浓度的增加而增大;侧缝抽气在低含液浓度区域对不同类型的导向叶片分离效率均有利;利用不同结构参数和侧缝抽气之间的组合方式,得出基于入口流量和气体含液浓度的导向叶片选型图。

侧缝抽气对多管式分离器性能和流场的影响

抽气是一种依靠从排料口抽取少量气体以达到优化分离器性能的手段,但目前工业应用较少。本文通过实验与数值模拟方法,研究了抽气对一种侧缝排液的多管直流式分离器分离性能的影响规律,为工程应用提供了理论基础。实验结果表明:在低浓度区域,抽气能提高分离器的效率,抽气率越大,分离效率越高;在高浓度区域,抽气导致效率下降,且抽气量越大,效率下降越明显;较少的抽气量对分离器压降影响可忽略。数值模拟结果表明:抽气能降低分离空间的轴向速度;增大分离空间自由涡区域的切向速度;降低边壁附近向心的径向速度。数值模拟结果很好地解释了实验结果,指出高浓度导致分离器壁面液膜活跃度增加,活跃液膜容易被夹带而降低分离效率。

直流式气液旋流分离器高效数值求解算法

为了克服直流式气液旋流分离器数值计算过程中收敛速度较慢、健壮性较差的问题,急需引入高效稳定的数值求解算法。首先建立了直流式气液旋流分离器的物理数学模型,然后分别采用SIMPLE、SIMPLEC和IDEAL 3种压力速度耦合算法对旋流器进行数值求解,比较了3种算法的计算效率和健壮性。数值计算结果表明:在不同网格数量、入口速度和湍流模型下,IDEAL算法的收敛性和健壮性均优于传统的SIMPLE和SIMPLEC算法,因此建议在旋流器数值计算中采用高效稳定的IDEAL算法。研究结果为后续旋流器内气液两相复杂流动特性的研究及分离性能的预测奠定了基础。