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轴流导叶式气液旋流分离器的试验研究（完整版）实用资料
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轴流导叶式气液旋流分离器的试验研究
金向红3金有海王振波
(中国石油大学
摘要轴流导叶式气液旋流分离器与其他离心式气液分离器比较,其特点是阻力损失小。经试验证明,在低含液浓度下该分离器对气液两相具有较高的分离效果,且采用合理的溢流管和筒体结构形式可以减少短路流和二次流夹带,提高其分离效率。
关键词旋流器气液分离导向叶片分离效率压降损失
中图分类号TQ05118+4文献标识码A文章编号025426094(2007022*******
轴流导叶式气液旋流分离器(axialguidevanecyclonegas2liquidseparator是一种新型离心式气液分离装置,入口混合物经过筒体和排气芯管间的螺旋导叶进入分离室,螺旋导叶给混合物提供一个切向速度,离开导叶的混合物在离心力场和重力场的作用下,产生涡流运动,由于气液两相的密度差,在离心力和重力的作用下,液体向管壁流动,并从下部液体出口流出,气体进入内旋流并从顶部排气芯管离开分离器。由于物料与叶片的摩擦或能量消耗较小,从而使旋转流保持稳定,并有助于维持层流特性。因此,与其他离心式气液分离器相比,其突出特点是阻力损失较小[1,2]。
笔者对内径为100mm轴流导叶式气液旋流分离器在低含液浓度下的性能进行试验研究,试验采用管柱式、管锥式两种筒体结构,分别采用3种排气溢流管结构形式,主要考察了排气溢流管结构对分离性能的影响,比较了管柱式和管锥式筒体结构对分离性能的影响。
1试验装置和物料
试验流程如图1所示。整个试验系统由供风系统、进料雾化系统、分离系统和测量系统4部分组成。本试验采用负压系统,供风系统采用抽风机,其最大流量可达1000m3/h,能满足要求;雾化系统由空气压缩机、空气过滤器、空气转子流量计、液体计量泵以及内混式双流体喷嘴组成,压缩空气与计量泵提供的液体同时进入喷嘴,通过喷嘴液体被雾化成液滴群,通过调节压缩空气的流量、压力和进入喷嘴的液体流量可以得到不同滴径的液滴群,雾化的液滴直径采用文献[3]中双流体雾化液滴直径的经验计算公式算得;分离系统主要装置是轴流导叶式气液旋流分离器,内径为100mm,用有机玻璃制成;试验物料采用空气2水系统

。
图1气液旋流分离试验装置流程简图1———风机;2———毕托管;3———温度计;
4———气液旋流器;5———收液斗;6———水槽;
7———计量泵;8———喷嘴;9———压力表;
10———玻璃转子流量计;11———稳压罐;
12———空气压缩机;13———U形管
2试验
试验时,在风机抽吸作用下,气体进入管路系
3金向红,男,1965年1月,在读博士研究生,副教授。山东省东营市,257061。
统,与雾化液混合后进入分离器,形成高速旋转
流,在离心力的作用下,密度值大的液滴被甩到旋流器的边壁,从底流口流出,进入集液槽;而气体则从溢流口流出,经风机直接排空。2.1筒体和溢流管结构本次试验采用了管柱式和管锥式两种筒体结构,如图2所示。试验了正锥、正锥加倒锥和无锥3种溢流口结构,如图3所示
。

a.管柱式筒体
b.管锥式筒体
图2
轴流导叶式气液旋流分离器结构简图

a.正锥形
b.正倒锥形
c.无锥形
图3溢流管结构示意图
2.2流量测量
气体流量Qg用出口毕托管测量。试验过程中底流口泄气量为零,分离器进、出口气量相同,低含液浓度下,近似认为气体流量等于物料流量。
叶片出口流速决定着对液滴分离起主要作用的流体切向速度的大小。叶片出口流速按下式计算:
V=
Qg
3600Aj
式中Ag———导向叶片间流体通道横截面积。导叶数量和结构参数一定时,显然叶片出口流速与流量成正比。2.3入口含液浓度Ci
入口含液浓度由下式计算求得:
Ci=
mitQg
式中mi———计量泵加液质量,g;t———加液时间,h。
本实验含液浓度变化在80~400g/m3
之间。2.4压力降测量
压力降采用U形管压差计进行测量。其中溢流压降Δpio为分离器入口与溢流口(气体出口之间压差。底流压降Δpiu为分离器入口与底流口(集液槽之间压差。
一般而言,溢流压降Δpio是气液旋流分离器的主要能耗参数。2.5总效率ET
旋流分离器的效率一般分为质量效率和修正效率(澄清效率两种定义方式,本文中由于底流泄气量为零,进出口气量相等,故在数值上两种方式计算结果相同。另外,本实验主要评定筒体和溢流口结构对分离性能的影响,不考虑蒸发率对分离效率的影响,所以本文实际采用下式进行测定计算:
ET=
mcmi
×100%
式中mc———底流口的液体出量,g。
3实验结果与讨论3.1一定含液浓度,不同出口流速下分离效率、溢流压降的变化
图4显示含液浓度Ci=320g/m3
不变,不同筒体