高速塔切向旋流接觸分離元件的優(yōu)化與水力學(xué)特性分析.pdf

1、化工設(shè)備隨著社會(huì)的需求在不斷地更新?lián)Q代，塔設(shè)備是石化裝置中的主要設(shè)備，傳統(tǒng)的塔板已經(jīng)漸漸滿足不了現(xiàn)代化工高效率、低能耗的需求了，新型塔板的研究勢(shì)在必行。本文的主要目的就是研究新型旋流氣液接觸分離塔板的性能及改進(jìn)方向，為后續(xù)的塔板研究提供參考。在旋流塔器內(nèi)，氣體自下而上流動(dòng)，液體自上而下流動(dòng)，氣體切向進(jìn)入旋流元件，在葉片的導(dǎo)向及漸縮流道的作用下形成高速旋轉(zhuǎn)流場(chǎng)；塔板上的液體通過進(jìn)液管進(jìn)入旋轉(zhuǎn)流場(chǎng)的中心低壓區(qū)而被卷吸、破碎形成液滴，與氣體進(jìn)

2、行傳質(zhì)傳熱后在旋轉(zhuǎn)氣流產(chǎn)生的離心力帶動(dòng)下至旋流元件管壁，最后從側(cè)縫甩出，從而實(shí)現(xiàn)氣液先接觸再分離的過程。本文改變塔板雙層隔離降液結(jié)構(gòu)為單層液封溢流結(jié)構(gòu)，并且縮短了旋流元件的旋流高度。
　　本文對(duì)一種新葉片形式的旋流元件進(jìn)行模擬分析，得到了旋流元件內(nèi)部流場(chǎng)的一些特性。速度場(chǎng)和壓力場(chǎng)具有對(duì)稱性，且切向速度、軸向速度和壓降分布曲線呈駝峰狀，這與實(shí)際情況相符合。在旋流元件的中心區(qū)域存在低壓區(qū)，低壓區(qū)可以為進(jìn)液提供動(dòng)力。在相同的操作條件下對(duì)

3、比分析不同旋流高度的旋流元件的性能，發(fā)現(xiàn)旋流高度越高葉片出口切向速度越大，流場(chǎng)越不穩(wěn)定，壓降也越大。
　　依據(jù)模擬結(jié)果，對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，然后通過加工廠加工出零件。完成實(shí)驗(yàn)設(shè)備的搭建后，本文對(duì)旋流高度L=318、288、258mm的高速塔板的壓降、漏液工況、液泛工況和干板工況進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析。干板壓降與模擬結(jié)果相近，隨著氣相流量的增加，干板壓降增加。在對(duì)濕板壓降進(jìn)行分析的時(shí)候發(fā)現(xiàn)了該塔板特有的臨界現(xiàn)象，即到達(dá)過霧沫夾帶氣量后繼續(xù)

4、增加氣量，在超過某一氣量后過霧沫夾帶現(xiàn)象消失，并且壓降曲線也出現(xiàn)暫時(shí)性的下降，臨界現(xiàn)象發(fā)生時(shí)的氣液兩相接觸狀態(tài)與分離情況都是優(yōu)于過霧沫夾帶之前的正常操作工況。通過對(duì)三種塔板相同操作條件下的濕板壓降曲線進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，臨界現(xiàn)象發(fā)生時(shí)所需的氣相流量隨著旋流高度的增加而增加。
　　通過F因子分別對(duì)旋流高度L=318、288、258mm的塔板的操作工況進(jìn)行判定，旋流高度L=318mm的塔板正常工作的F因子的范圍為常規(guī)工況下的8.7~19.9