论文部分内容阅读
除雾器广泛应用于不同工业领域,不断发展的工业技术和行业需求对除雾器的除雾性能提出了更严格的要求。除雾器需在较大的工况范围内维持较高的除雾效率;并且在满足除雾效率需求的前提下,除雾器设计也需尽量减小其运行压损,降低能耗。在诸多除雾器类型中,折流板式和丝网式除雾器具有最为广泛的应用。然而,该两种除雾器均存在明显的不足之处。如折流板式除雾器在较低气速或较小雾滴粒径工况下的除雾效率偏低;丝网式除雾器则易产生二次夹带现象导致除雾效率降低。基于以上现状,为改善已有除雾器的不足,本文提出了一种新型的复合式除雾器,主要由上游圆管和下游折板结构组成。采用实验测试和CFD模拟相结合的方法研究该新型除雾器的除雾性能,主要包括除雾效率和运行压损。研究结果表明,相比单结构的圆管式和折板式除雾器,复合式除雾器在所研究的气速范围内具有最高且最稳定的除雾效率,其效率值均高于95%。在较低进气速度(?4 m/s)或较小雾滴粒径(<20μm)的工况条件下,复合式除雾器的除雾效率明显高于单折板式除雾器,这主要是因为复合式除雾器中上游圆管对来流雾滴具有较高的捕集能力。随着气速的增加,复合式除雾器发生明显二次夹带现象的气速条件则明显高于单圆管式除雾器,且与折板式相近。根据分析可知,该性能主要是由于复合式结构中下游折板部分能较有效的脱除上游圆管产生的粒径较大的二次液滴。另外,复合式除雾器的干态运行压损比单结构除雾器更高,然而其压损大小仍然在工业应用可接受范围内。总体而言,以上结果较充分的展示了新型的复合式除雾器在不同工况下的除雾优势,具有良好的工业应用前景。上述研究结果也表明,在较低气速下当雾滴粒径进一步降低时,复合式除雾器的除雾效率会呈现明显的下降趋势。为进一步提高该除雾器在低速条件下对细小雾滴的捕集能力,本文采用响应曲面分析方法对其上游的圆管组件进行优化,优化的结构参数为圆管直径(Dt)、管间距与管径之比(K1)、排间距与管径之比(K2)和管排数(N)。通过CFD模拟的方法研究圆管组件的除雾效率和运行压损的无量纲系数(阻尼系数)随不同设计参数的变化规律。研究结果表明,除雾效率和阻尼系数受管间距与管径之比的影响最大,且该结构参数的取值大小也会影响除雾特性受其它结构参数的影响规律。在所研究的工况范围内,通过回归分析拟合除雾特性的响应输出与设计参数的关系式,从而求解出对应工况下结构参数的最优取值组合,适用于不同的实际应用需求。