海水淡化用折流板汽液分离元件研究

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面对21世纪的水资源危机,海水淡化对于人类的生存具有非常重要的意义。就目前的海水淡化技术发展情况来看,利用热法对海水进行蒸发除盐仍然是海水淡化的主要途径,而汽液分离过程则是其中至关重要的部分。目前,世界各国的海水淡化汽液分离方式大致分为折流式、丝网式和离心式形式,而折流板式汽液分离元件由于具有结构简单、分离效率高、压力降小、易于维护等特点在海水淡化装置中得到了广泛的应用。  本文采用实验和数值模拟的两种方法对折流板汽液分离过程进行研究。通过对实验得到的数据进行分析,总结分离过程的操作条件和折流板的结构参数对分离性能的影响并得到分离效率和压降的计算公式,利用FLUENT、流体力学模拟软件进行建模,通过模拟计算得到一系列与实验数据相对应的计算结果,从而验证模型的准确性。在数值模型中调整折流板结构并进行计算,通过对比计算结果为折流板的选型工作提供参考。  本论文的主要研究内容及结论归纳如下。  (1)基于实验,对折流板汽液分离元件进行研究,分别得到汽速、液滴粒径、折板间距等影响因素对分离效率和压降的影响。折流板的分离效率随汽速的增加呈现先增大后减小的趋势,随液滴粒径增大而增加,板间距为20mm以及W形的折流板分别是对应分离效率最高的折流板间距和形式,此外设置折钩也可以提高分离效率;折流板压降随汽速增加、液滴粒径的减小而升高,设置折钩也会增加装置的压降。  (2)通过实验数据拟合得到描述折流板分离效率的无因次关联式,对折流板选型具有指导意义的公式。  (3)利用FLUENT、流体力学模拟软件建立与实验相对应的计算模型,通过计算得到了与实验结果相对应的模拟结果,实验结果与计算结果的对应证明了计算模型的准确性,分离效率随各影响因素的变化规律与实验结果基本一致。  (4)基于数值计算模型对折流板汽液分离元件进行选型研究,通过对其折板角度、斜边长度等条件进行调整,选择最佳的分离效率为转折角为120°、斜边长度为40mm的结构。利用数值计算的方法对折流板汽液分离元件进行选型具有较强的实用意义。  (5)中试实验运行表明,开发出的折流板汽液分离元件具有良好的汽液分离性能,可有效去除蒸汽中夹带液滴,保证产水电导低于7.5μs.m-1。
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