轴流式旋流分离器研究进展.pdf

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1、20化工机械2014往轴流式旋流分离器研究进展+赵立新料宋民航蒋明虎李枫张勇(东北石油大学机械科学与工程学院)摘要介绍了轴向入口旋流分离技术的研究进展，包括导流叶片的结构形式、数值模拟研究及实验研究等。对轴流式旋流分离器的发展趋势进行了简要分析，并指出今后应从哪些方面开展对轴流式旋流分离器的研究工作。关键词旋流分离器轴向入口结构趋势中图分类号TQ051．8文献标识码A文章编号0254-6094(2014)01-0020-06水力旋流器因其结构简单、分离效率高、经济适用及易于维护等多方面的优点，已经在石油、化工等行业得到越来越广泛的应用。国内外已有

2、很多研究人员投入到对旋流器的研究中。YuanH和ThewMT率先开始研究用于油水分离的水力旋流器⋯，PettyCA等对旋流器提出了反向出流的结构类型旧1，贺杰等研究人员对旋流器的结构类型、结构参数及操作参数等诸多方面做了很多研究。具体包括应用计算流体动力学的方法对旋流器内部流场进行模拟分析，加工样机进行室内实验或现场实验分析等∞娟j。目前对切向入口水力旋流器的研究居多，对轴向人口旋流器的研究偏少。轴流式旋流分离器与常规切向入口的旋流分离器相比具有径向尺寸小、结构紧凑、压力损失小、改善入口处循环流、分离效率高且流场更加稳定的优点。对轴流式人口旋流器

3、的深入研究有利于提高旋流分离器内部流场的稳定性，提高分离效率，简化安装工艺并拓宽旋流器的应用领域。笔者对轴流式旋流器的研究概况进行了简要的分析总结，意在提出今后对轴流式人口旋流器的研究和创新方向。1导流叶片结构形式研究进展轴流式旋流分离器又被称为轴入式、导流叶片式、导叶式旋流分离器。目前已有部分学者对采用轴向人口形式的旋流分离器进行了研究。较常见的导流叶片类型包括直螺旋叶片、圆弧叶片及倾斜平板式叶片(图1)等。虽然叶片的形式多种多样，但从分离原理来说，都是利用人口结构产生对流体的导向作用，使人流的轴向速度转变为利于两相分离的有效切向速度，从而对密

4、度不同的两相流进行旋流分离。由于轴向入口结构采用周向对称布置，使其相对于切向入口结构有效降低了人口处循环流的影响，提高了分离效率，同时入口处湍流作用减弱，减小了入口处的压力损失。毽四圉a．直螺旋叶片b．圆弧叶片c．倾斜平板式叶片图1导流叶片类型张荣克和廖仲武对旋风分离器的正交直母线导向叶片的设计参数进行了具体的介绍，包括常见导流叶片的类型、部分叶片准线方程的推导及叶片出口面积的计算等¨J。并根据实例介绍了具体叶片参数在计算和加工时的展开下料图。目前采用直螺旋叶片的入口导流形式应用较多。蒋明虎等研究介绍了一种轴流式分离器，入口结构采用螺旋叶片的形式

5、，并且对该结构类型$国家“863”计划课题资助项目(2012AA061303)。+；赵立新，男，1972年6月生，教授。黑龙江省大庆市，163318。第4l卷第1期化工机械21进行了数值模拟，分析了螺旋叶片的结构参数对分离器内部速度场和压力场的影响，并通过实验分析了不同操作参数对其分离效率的影响，证明了该导向式人13类型具有很高的分离效率和较低的压力损失坤1。VaughanNP也提出了一种基于螺旋叶片入13形式的小处理量、小尺寸、用于细颗粒分离的结构类型，该结构与切向入口相比腔体直径尺寸更小旧。。出13处可连接过滤器，能够进行更精细的分离，并且对

6、螺旋流道的尺寸和腔体的长度进行实验研究，实验结果证明该结构比切向人口结构在气液分离上更加有效。由于该分离器制造简单、对处理量敏感，可以预见该分离器在很多场合都会具有良好的应用前景。王振波等发明了一种新型轴流式高效水力旋流器，其轴向入口流道采用螺旋槽或者螺旋叶片形式，由进料口、导向器、溢流管、锥体以及底流管等部分组成¨0。。吴应湘等发明了一种轴向式入口油水旋流分离器¨1

7、，其结构包括进液管段、旋流生成管段和除水管段，旋流管段由固定在管段内部的两片以上倾斜平板式导流叶片组成¨“，该发明由于进液管和出液管直径相同，便于直接安装在管道上，适应性好，分离效

8、果明显且体积较小。陈明奕发明了一种管道进气旋流器，包括环形外圈、位于环形外圈中间处的柱体和连接环形外圈与中间柱体的导流板，导流板与环形外圈轴线的夹角为锐角¨3。。该分离器充分利用了现有设备的管道接口，应用时可以直接连接，结构简单、紧凑。罗小明等也发明了一种轴流管道式气液分离器，其设计思路与管道进气旋流器相近，分离器壳体充当集液腔，省去了液体存储设备，整体结构紧凑，可直接与管道进行法兰连接，采用扩张结构的出口管，能够减小压力损失¨“。部分研究人员也对不同入口形式的旋流分离器做了相关的对比研究，通过对比研究更加说明了轴流式入口结构的多方面优越性。马艺

9、等对常规的切向入口旋流器进行了改进，采用导流叶片的形式代替传统的切向入口，并保持常规旋流器结构的其他尺寸不变。15。。针对该结构和常规结