聚结板是一种新型气液分离元件,利用气液两相的惯性力差将气流中夹带的液滴或雾滴分离出来。聚结板气液分离技术由于其高效、绿色、安全的优势可广泛应用于石油、化工、核电、环保等多个领域,研究和生产分离效率高、压降阻力小、体积小的聚结板气液分离器是当前工程实际迫切需要解决的问题。本文对聚结板气液分离过程及机理进行了理论分析,并讨论了二次液滴的形成机理,在此基础上,对不同结构及流体运动特性下的聚结板气液分离性能进行了可视化实验及数值模拟研究。实验结果表明聚结板分离效率在一定范围内都随气流速度的增大而增大,当气流速度超过临界破膜速度时,二次夹带现象明显,分离效率出现下降趋势,而压降则随气流速度持续增大,实验测得临界破膜速度约为9m/s。板间距对分离效率的影响程度略低于板倾角。三种板中带钩式聚结板分离效率最高,但同时压降也最高。对不同类型、不同板间距、板倾角及入口气流速度进行了组合并完成数值模拟研究,考虑了湍流效应、液滴的碰撞聚结,采用壁面液膜模型模拟二次夹带现象,得到不同工况下流场分布云图及分离效率、压降数值,并分析了板结构参数及流体运动特性对分离性能的影响。结果表明聚结板前两级迎风面对液滴拦截作用最显著,聚结板弯折处速度最高,压力较低,易形成逆压力梯度,流道内出现漩涡,流动阻力变大,气流剪切力还会将附着在壁面的液膜撕破,产生二次液滴。实验和数值模拟得到的聚结板分离效率及压降变化趋势一致,说明本文所用的数值模拟方法有效可靠,能保证结果的准确性,可推广使用。通过以上研究,为改进和优化聚结结构以及聚结分离理论的建立提供了依据,为工程应用中选择最佳性能比下的工况提供了参考。