折板除沫器分离性能的研究

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2、描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要纤维床式、丝网式、V型折板式和波纹板式除沫器是常见的气液分离装置。在各种除沫器中，V型折板式除沫器因其投资少、节省空间而在过程工业中广泛应用。分离效率和压降是评价气液分离装置性能最重要的两个参数。然而迄今为止，仍没有一种通用的简便理论算法可用于V型折板除沫器的分离性能评价或指导设计，因此，有必要研究出一个易于工程应用

3、的分离效率计算式用于计算除沫器的效率。本文针对最简单结构型式的V型折板除沫器，基于水平方向混合而轴向近似活塞流的横混模型，进行理论推导得到了除沫器分离效率的理论计算式，并采用计算流体力学方法验证该理论模型的准确性和适用性。选取ANSYS12.1软件的CFX模块对折板式除沫器内部气液两相流场及分离效率进行了数值模拟，模拟过程中选取颗粒输运多相流模型和RNGk-ε湍流模型。数值模拟方法的可靠性经过实验验证后，还可用于对理论计算式的进一步修正。验证实验装置主要由喷雾回路、气流夹带回路和测试段三部分构成。测试段则是

4、由1m长的不锈钢风洞结构和一个容纳除沫器折板的长方形有机玻璃盒状结构组成。实验基于水平衡法测量除沫器的分离效率。虽然理论计算值与数值模拟的结果存在一定的偏差，但该理论计算式仍能够很好地关联不同结构变量和操作变量对除沫器效率的影响，且偏差范围在15%以内，可以满足工程应用。经过修正后的理论模型也可用于指导结构设计及系统优化。关键词：V型折板除沫器；分离效率；理论计算模型；计算流体力学ABSTRACTFiberbed,wiremesh,vanedemister,andwave-platemisteliminat

5、orsarecommongas-liquidseparationdevice.Amongalltheseeliminators,vanemisteliminatoriswidelyusedinprocessindustriesduetocosteffectiveandspacesaving.Separationefficiencyandpressuredroparethemostimportantparameterstoevaluatetheperformanceofthesedevices.Yetsofa

6、r,thereisstillnotanysimpletheoreticalcalculationmethodwhichcouldbeusedforvanedemister’sperformanceassessmentincommon.Underthiscircumstance,itisverynecessarytobringoutasimplecalculationequationforengineeringapplicationtoestimatevanemisteliminator’sefficienc

7、y.Inthispaper,asimplestructurevanemisteliminatorhasbeenintroduced.Atheoreticalexpressionofthemisteliminatorefficiencyisobtainedbasedonthehorizontalmixedflowandaxialpistonflowtheory.Theaccuracyandapplicabilityofthistheoreticalmodelarevalidatedusingcomputati

8、onalfluiddynamic(CFD)method.UsingparticletransportmultiphaseflowmodelandRNGk-εturbulencemodelintheCFXmoduleofANSYS12.1,numericalsimulationofwave-platemisteliminator’sinternalgas-droplettwophaseflowfieldandsep