适用于低温蒸发系统高效气液分离器的研究

摘要

本文对低温蒸发系统中的气液分离器进行了一系列的研究和改进。利用CFD软件和实验的方法对不同尺寸、不同结构的气液分离器进行三维仿真计算和实验验证研究，验证改进结构气液分离器仿真结果的可靠性。从准备阶段到本文工作的结束，研究中做了八十多个模型。通过本文的研究分析，主要得到了如下结论： 1、气液分离器内的多相流场和单相流场相似，流场结构表现为双层旋转流动，靠近气液分离器壁面的是向下流动的外旋流；靠近轴线中心处的是向上流动的内旋流，两旋流流动的方向相同。 2、气液分离器内部的单相流体和多相流体的切向速度在气液分离过程中起主导作用。在分布形式上，气液分离器内部的切向速度的呈现组合涡的特点，液体颗粒在靠近轴线中心区域的强制涡的作用下外部运动，在靠近气液分离器壁面区域的准自由涡的作用下被捕捉或收集。 3、气液分离器的总压的内布的呈现良好的轴对称性，静压在分布规律上和总压相似，靠近气液分离器壁面区域的外旋流的压力较高，而靠近中心区域的单相或多相流体的压力较低，气液分离器内实现气液相分离的主要区域是圆锥形筒体。 4、溢流管直径对分离效率有较大的影响。在20的进口速度下，液体颗粒粒径在4 以上时，气液分离器的分离效率可达90.5%。 5、增大溢流管的插入深度，分离效率略有提高，但压降也随之增大；反之亦然。在一定的情况下，进口尺寸越大分离效率越高，但同时压降也随之增大。 6、底流管直径对分离效率有明显的影响，底流管直径增大，分离效率逐渐提高，到达某一值后，若继续增大底流管直径，分离效率反而降低。 7、增大气液分离器的倾斜角度，则分离效率相应的增加，压力损失随着倾斜角度的增加略微增大。 8、无锥形、正锥形和正倒锥形溢流管，在不同的进口速度下均对分离效率有影响。正倒锥形溢流管的形状的效果较为明显，效率提高可达30%左右。 9、在分离空间内加装3/4圆环形挡板对于粒径在3 以下的液体颗粒来说，可将分离效率提高15%左右，3/4圆环形挡板个数以两个最佳。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：图表目录、注释表

声明

第一章 绪 论

第二章 气液分离器的设计与模拟方法

第三章 气液分离器两相流场模拟

第四章 气液分离器DPM模拟

第五章 气液分离器实验验证

总结与展望

参考文献

致 谢

攻读硕士学位期间取得的学术成果