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在石化行业中,对开采的油气进行净化和分离,不仅可以提高油气的开发效率,而且可以减小对环境的污染。旋风分离器作为油气开发工艺中最重要的分离设备,其性能优劣关系到油气的分离效果,对油气的开发利用具有重要的现实意义。但是,目前有大量正在应用的旋风分离器结构陈旧,压降较大,分离效率不理想。轴流导叶式旋风分离器具有结构简单、分离效率高、体积小、安装操作方便等优点,已经被广泛地应用于石油、化工、生物及环保等行业。本文重点研究了轴流导叶式旋风分离器的叶片结构和锥筒结构对其气液分离性能的影响,通过实验和数值模拟的方法研究了叶片个数、叶片高度、叶片圈数和锥筒斜角对旋风分离器分离性能的影响情况。首先,探讨了轴流导叶式旋风分离器气液分离机理和数值模拟计算方法。使用CAD软件构建几何模型,利用Gambit软件进行网格划分,运用Fluent软件模拟了分离器内部的流场,获得不同进气速度和液滴粒径下的压力场、速度场,并进行相关分析。然后,根据流体力学相似理论搭建了实验平台,对轴流导叶式旋风分离器进行了压降测试实验和效率测试实验。在实验中测定了旋风分离器在不同进气速度情况下的压降和不同液滴粒径下的分离效率,对旋风分离器的压降特性和效率进行研究,并与数值模拟结果进行了对比,验证了模拟计算方法的合理性。最后,对不同叶片个数、叶片高度、叶片圈数和锥筒斜角的旋风分离器内的流场进行数值模拟,获得了旋风分离器叶片结构和锥筒结构对分离器气液分离性能的影响规律。结果表明:(1)在叶片个数为3、4、5、6、7、8范围内,随着叶片个数增加,分离效率逐渐降低,压降平稳下降;(2)在叶片高度为35、40、45、50、55、60mm范围内,随着叶片高度增大,分离效率降低,压降平稳下降;(3)在叶片圈数为0.15、0.20、0.25、0.30、0.35、0.40范围内,随着叶片圈数增加,分离效率先增大后略有减小,压降逐渐增大;(4)在锥筒斜角为6、7、8、9、10、11、12度的范围内,随着锥筒斜角增大,分离效率先增大后减小,压降逐渐增大。通过将模拟结果与实验结果进行对比与分析,获得了优化结构的轴流导叶式旋风分离器,给出了叶片个数、叶片高度、叶片圈数和锥筒斜角的优化参考建议,为生产实践提供依据。