双蜗壳双筒体式气液旋流分离器的试验研究

摘要

分离器在油田产出液过滤、炼厂炼化过程、废水处理等领域有着不可替代的作用。传统双蜗壳气-液分离器在入口流量较大的情况下,分离器内下行流对柱段内壁摩擦较大,液膜较厚,能量损失严重,效率降低。本文着重介绍改进双蜗壳式分离器进气腔;在双蜗壳旋流分离器柱段开设一定数量和规律的直缝;柱段分别加装内径150mm、170mm、190mm套筒,使外筒与内筒间产生一个气体滞止区。气流中的液滴在离心力的作用下向边壁运动,通过柱段直缝进入气流滞止区,到达灰斗。
　　 通过对双蜗壳分离器柱段4次开垂直缝、3种套筒共12个结构的试验对比我们发现,(1)静压压降随流量的变化规律,开缝前后影响不大;(2)阻力系数随开缝数量的递增,数值减小;随套筒内径的增大,数值变小;
　　 (3)试验范围内(入口流量150m3/h～350 m3/h,入口浓度近似20 g/m3),柱段开一缝,加装内径150mm套筒,也就是内筒与套筒缝隙为10nm的结构为最优结构。分离效率有所提高,阻力系数变化不大。
　　 (4)在开缝结构下,缝隙底部与蜗壳锥底存在回流。随着流量的增加,缝隙数量的增加,回流现象越明显,效率降低。

目录

文摘

英文文摘

第一章 前言

1.1 课题研究的背景

1.2 课题研究的目的及意义

1.3 课题研究的主要内容

1.3.1 基准试验

1.3.2 开缝试验

1.3.3 对比分析

1.3.4 阻力特性

1.3.5 总结改进

第二章 旋流气-液分离器应用研究现状

2.1 旋流器的分离原理及性能指标

2.1.1 旋流气-液分离器分离原理

2.1.2 旋流气-液分离器性能指标

2.1.3 结构参数对分离性能的影响

2.2 旋流分离器结构现状及应用

2.3 旋流器内部气-液两相流理论研究现状

2.3.1 气-液两相流模拟的研究进展

2.3.2 旋流分离器流场的研究进展

2.3.3 旋流器内部流场的计算流体动力学模拟

2.3.4 液滴聚集的研究进展

2.4 气体滞止区

第三章 试验装置及说明

3.1 试验装置

3.1.1 试验流程

3.1.2 进气室、套筒设计方案设计

3.1.3 进气室、套筒结构尺寸

3.1.4 蜗壳柱段开缝设计

3.2 试验原理

3.3 测试参数

3.3.1 压降

3.3.2 标况下入口流量及截面平均气速

3.3.3 阻力系数

3.3.4 加液质量

3.3.5 收液质量

3.3.6 入口含液质量浓度

3.3.7 总效率ET

3.4 试验步骤

3.4.1 试验步骤

3.4.2 试验注意事项

第四章 试验数据分析

4.1 分离器未开缝时

4.1.1 气相静压降的规律

4.1.2 浓度对分离效率影响

4.1.3 流量对分离效率影响

4.1.4 未开缝小结

4.2 柱段开一缝

4.2.1 气相静压降的规律

4.2.2 加装内径190mm套筒

4.2.3 加装内径170mm套筒

4.2.4 加装内径150mm套筒

4.2.5 开一缝效率与未开缝比较

4.2.6 开一缝小结

4.3 缝隙回流

4.4 柱段开二缝

4.5 柱段开三缝

4.6 柱段开对称四缝

4.7 开二三四缝(以下简称多缝)小结

4.8 阻力系数变化规律

4.8.1 出口压降规律

4.8.2 阻力系数规律

4.8.3 形成原因

4.8.4 试验最优结构

结论及后续工作展望

5.1 结论

5.2 后续工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间取得的学术成果

致谢