帶液滴輔助捕集結(jié)構(gòu)的折板除霧器性能數(shù)值模擬及優(yōu)化.pdf

1、在過程工業(yè)中氣相中夾帶的液滴如果進(jìn)入后續(xù)工藝會(huì)影響工藝的穩(wěn)定性，進(jìn)入后續(xù)設(shè)備可能造成設(shè)備的損壞，排放到大氣環(huán)境中則可能污染環(huán)境或造成物料損失。如何經(jīng)濟(jì)高效的解決這一問題，具有重要意義。折板除霧器因其結(jié)構(gòu)簡單、壓降低、不易堵塞、易于沖洗等優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛的應(yīng)用。但是傳統(tǒng)的折板除霧器只適用于截留顆粒粒徑大于10μm的液滴，本文擬在結(jié)構(gòu)上進(jìn)行改進(jìn)，拓展其應(yīng)用范圍，提高截留效率。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)值模擬方法在折板除霧器的開發(fā)過程中應(yīng)用效

2、果得到認(rèn)可。本文采用計(jì)算流體力學(xué)軟件FLUENT6.3對(duì)帶液滴輔助捕集結(jié)構(gòu)的折板除霧器內(nèi)的流場及液滴軌跡進(jìn)行數(shù)值模擬及結(jié)構(gòu)優(yōu)化，以期為工業(yè)設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)。
　　采用歐拉-拉格朗日方法模擬兩相流動(dòng)，對(duì)于氣相流場采用SST k-ω湍流模型，離散相采用DPM，不考慮氣液兩相的耦合，模擬除霧器內(nèi)部氣液兩相流動(dòng)狀態(tài)。數(shù)值模擬結(jié)果經(jīng)過文獻(xiàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證，確定該模擬方法的可靠性，然后研究了2~5m/s進(jìn)口氣速下，引入液滴輔助捕集結(jié)構(gòu)前后的折板除霧器內(nèi)部

3、流場和液滴軌跡的變化情況，對(duì)比了分離效率和進(jìn)出口總壓降兩個(gè)性能指標(biāo)。結(jié)果表明可見不同進(jìn)口氣速條件下，氣液兩相流場在液滴輔助捕集結(jié)構(gòu)處產(chǎn)生了渦旋，增大了氣流湍動(dòng)能，同時(shí)高速區(qū)明顯增多，更有利于液滴的捕集，但同時(shí)進(jìn)出口壓降有所上升。
　　分析發(fā)現(xiàn)液滴輔助捕集結(jié)構(gòu)高度是影響流場、分離效率和進(jìn)出口壓降的主要因素。系統(tǒng)分析了該結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)通道內(nèi)的最大氣速值、高速區(qū)和低速區(qū)面積等參數(shù)流場變化參數(shù)，以及液滴分離效率和進(jìn)出口壓降等性能參數(shù)的影響，獲

4、得優(yōu)化的結(jié)構(gòu)參數(shù)。液滴輔助捕集結(jié)構(gòu)高度選取為通道寬度的35％、48%和60%，對(duì)于三級(jí)結(jié)構(gòu)的除霧器，總共有27種的高度組合方式。結(jié)果表明在2~5m/s的進(jìn)口氣速下，建議將第二級(jí)液滴輔助捕集結(jié)構(gòu)高度由通道寬度的48%增加到60%，同時(shí)盡量不增加第一級(jí)和第三級(jí)的液滴輔助捕集結(jié)構(gòu)高度，但是當(dāng)液滴輔助捕集結(jié)構(gòu)高度由通道寬度的35%增加到48%時(shí)，建議改變第一級(jí)和第三級(jí)液滴輔助捕集結(jié)構(gòu)高度，不改變第二級(jí)。最后得到2m/s進(jìn)口氣速下，各級(jí)液滴輔助捕