叶片参数对导叶式液液旋流器内流场和性能的影响.pdf

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1、第38卷第6期化工机械667叶片参数对导叶式液液旋流器内流场和性能的影响+王振波“1任相军2马艺’金有海(1．中国石油大学(华东)；2．中油华东设计院)摘要借助激光多普勒测速技术(LDV)测得叶片出口角度和截面积这两个参数对导叶式液液旋流器内切向速度的影响，基于此分析并实测了两个参数对效率的影响，得到较优的叶片出口角度卢为10。和15。，较优的叶片出口截面积Sv为92．60mm2．关键词旋流器流场叶片效率中图分类号TQ051．8+4文献标识码A文章编号0254_6094(2011)06-0667-

2、04导叶式液液旋流器是一种以叶片导流的入口形式来制造涡旋流场，从而对不同密度的两相液体进行离心分离的高效分离设备，该装置具有分离效率高、占用空间小及操作简单等优点，在石油、化工等行业应用广泛¨一1。导叶式液液旋流器改变了原来的切向人口形式，使得旋流器尺寸在空间上大大缩小，并把原来的二维布局变成一维直线布局，满足了在特殊狭长工况下运行的要求，同时这一新型设计也为液液旋流器新结构的研究开辟了新思路㈦’4’。导向叶片是导叶式液液旋流器的造旋部件，决定了旋流器内流场的分布和强弱，是导叶式液液旋流器的关键结

3、构。笔者应用激光多普勒测速技术(LDV)对不同叶片出口参数下的DN50型导叶式液液旋流器内部切向速度进行了测试，分析了其对分离效率的影响，并通过对分离效率的测试进行了验证，得到较优的出口结构参数。1导向叶片笔者设计的导叶式液液旋流器所采用的导向叶片是按文献[5]中的设计方法设计得到的正交型导向叶片，其立体模型示意图和平面展开图分别如图1、2所示。叶片的出口即为旋流器的入口，因此叶片出口参数是其关键参数，叶片出口的两个实质参数足叶片出I=I角度』B和叶片出口截面积S。。图2导向叶片平面展开图试验中叶

4、片出口角度卢选用10。、15。、20。。导向叶片的出El截面速度秽；与叶片出口截面积s。分别为：}国家技术研究发展计划项目(2006AA062224)和中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(09CX05011A)。}}王振波，男，1971年11月生，教授。山东省东营市，257061。668化工机械2011年Sv=Wtn(2)式中Q——旋流器的工况流量，m3／s：S。——叶片出口截面积，m2；形——叶片出口流道宽度，nl；t——叶片高度，nl；n——叶片个数。当人口流量Qi=5m3／h，出口流速分

5、别为10、15、20m／s时，按式(1)可计算出对应的3个出口截面面积，分别为69．54、92．60、138．89mm2，此即为本试验所选用的叶片出口截面积。2试验结果分析性能与流场测试试验的具体装置流程及方法见文献[6]所示，这里主要给出切向速度和分离效率的测试结果。2．1叶片出口角度对流场和分离效率的影响叶片出口瞬间存在也／v。=tanfl，可见叶片出口角度决定了的切向速度和轴向速度的分配比例，随着离叶片出口位置越来越远这一比例便不复存在。当流量Q=3m3／h、溢流比R，=10％时，相同出口截

6、面积(S。=69．45mm2)、不同叶片出口角度下各截面上切向速度沿径向分布对比曲线如图3所示。径向位置rlmma．截面5径向位置r／ramb．截面8径向位骨rlmmc．截咖10径J句位髓rlmmd．截面12图3不同叶片出口角度下的切向速度分布可以看出，叶片出口角的变化对整个R／2

7、论在哪个范围内切向速度都基本重合，只有在』B=20o时，切向速度明显小于上述两个角度时的切向速度值，这说明叶片出口角对切向速度的影响并非随角度的连续变化而连续变化，而是存在对某一叶片出口角的突变。导叶式液液旋流器的高效分离柱段需要保证6．6m／s

8、如图4所示，结果显示卢为100、15o时的分离效率优于口为20。时分离效率。第38卷第6期化工机械669冰薄籁键求流鼍qlm’·h图4不同叶片出12角度下的分离效率2．2叶片出口截面积对流场和分离效率的影响叶片出口截面积决定了经导向叶片进入液液旋流器主体分离段的速度大小。显然，在相同流量下，叶片流道出口截面积越小进入分离段的人口流速越大，旋流器内流场越强。叶片出口截面积对该旋流器内切向速度的影响如图5所示。切向速度随叶片截面积的增大而减小，叶片流道出口截面积对旋流器内切向速度的影响