除沫器是塔设备中进行气液分离的装置,用于分离塔设备中气体夹带的液滴,降低有价值物料的损失,在石油化工产业中应用广泛。目前国内外对除沫器的研究较多,主要是针对除沫器的分离元件波纹板进行结构改进,提高其分离效率和降低压降损失,研究的方法以实验和数值模拟为主。本文设计了一种新型的波纹板除沫器结构,在除沫器的基本结构单元波纹板上设置拦液钩结构,以提高除沫器的分离效率,并降低压降损失。采用计算流体力学数值模拟方法,连续相采用RNG k-ε模型,分散相采用DPM模型,分别研究了带拦液钩结构和不带拦液钩结构波纹板除沫器的分离效率及其压降损失,以及波纹板板间距、级数、转折角度和入口流速对分离效率和压降的影响。对比研究了拦液钩波纹板结构和不带拦液钩波纹板结构除沫器的分离效率和压降,结果表明,拦液钩波纹板除沫器的分离效率比不带拦液钩波纹板除沫器的分离效率高很多,特别是速度大于4m/s后,差距明显。在速度低于8m/s时两种结构波纹板除沫器的压降损失相近,但大于8m/s后,拦液钩波纹板除沫器压降损失远小于不带拦液钩波纹板除沫器,因此无论是分离效率还是压降损失,拦液钩波纹板除沫器明显好于不带拦液钩波纹板除沫器。通过数值模拟,分析了入口流速和波纹板间距、转折角度、级数等对除沫器分离效率和压降的影响,结果表明:分离效率随气流入口速度的增大而升高,随波纹板间距的增大而降低;板间距越大,分离效率降低的越明显,不同板间距的波纹板除沫器压降损失随着入口流速的增大而增大。转折角度增大,分离效率和压降损失均减小,经比较在角度为90°时较为合适。波纹板级数越大,分离效率越高,在速度较低时差距最大,4级波纹板除沫器分离效率在低速下就已经达到95%左右,且压降损失相比较小,选取3-4级波纹板较为合适。为了得到新型除沫器分离效率的计算公式,采用改进的因次分析法推导出了无因次准数关系式,为了确定无因次准数关系式中的未知相关参数,通过分别改变板间距、转折角度、级数和入口流速等来改变无因次准数共计40组模型,利用数值模拟方法对40组不同准数的波纹板除沫器进行了数值模拟,得到了40组分离效率模拟结果,运用OriginPro对结果数据进行曲线拟合,得到了新型除沫器的分离效率计算公式,并用计算公式的结果与数值模拟的结果进行对比,结果比较吻合,说明计算公式比较准确。最后,通过对新型除沫器内的液滴的运动轨迹进行研究发现,发现拦液钩的位置不在液滴运动的主要运动轨迹上,还可以进一步优化,调整波纹板上拦液钩的位置,使之尽量在液滴的运动轨迹上,拦液作用更加明显,设计出了一种优化的除沫器结构,通过数值模拟表明,优化拦液钩位置后的除沫器的分离效率比原拦液钩位置的除沫器的分离效率有不同程度的提高,尤其在较低的入口流速时提高了近50%左右,且压降损失更小。