论文部分内容阅读
波纹板是气液分离器内重要的分离元件,其通道内的流体流动是一种涉及气液两相相互作用,并且伴随液滴的聚结和破碎等许多复杂物理现象的两相分离运动。国内对波纹板的研制主要依靠经验设计和反复实验,目前对气液两相在通道内的流体力学特性以及分离过程中的理论化数学模型均鲜有报道。基于液滴动力学理论,对波纹板通道内液滴的行为进行了受力分析,将横混模型引入波纹板气液分离理论的研究中,建立了描述通道内流动过程的数学模型,推导出波纹板分离效率及压降的理论计算公式;采用计算流体力学软件FLUENT中适合弯曲流线流动的RNG k-ε模型,对液滴粒径按Rosin-Rammler函数分布的携液气体在不同入口气流速度、板间距及波纹倾角组合下的流场进行了模拟,考虑到气流与液滴之间的相互作用,运用DPM离散相模型对液滴的运动进行跟踪计算,得到各参数对分离效率、压降的影响以及液滴的运动轨迹;研制开发波纹板气液分离性能测试实验台,可实现最高气流速度为18m/s,实验台雾化系统稳定,雾滴主要分布在100μm以下,可以对不同板间距、波纹倾角的波纹板进行分离性能测试。实验针对波纹板的分离效率和压降这两个主要指标与数值模拟结果进行对比,从而验证了理论计算模型和数值模拟方法的可靠性。论文最后提出波纹板倾角参数设计时不宜超过45°等一些建议。将理论解析、数值模拟和实验测试三种方法结合起来,对波纹板内气液两相分离过程进行了深入的理论和实验研究,较为全面的掌握了波纹板气液分离过程中的客观规律,这不仅利于高效波纹板分离元件的开发,而且对气液分离器向高效、紧凑型发展有重要的意义。