化工学报 ›› 2019, Vol. 70 ›› Issue (7): 2564-2573.DOI: 10.11949/0438-1157.20190213
收稿日期:
2019-03-11
修回日期:
2019-05-01
出版日期:
2019-07-05
发布日期:
2019-07-05
通讯作者:
卢春喜
作者简介:
周闻(1994—),男,博士研究生,<email>wzhou0818@126.com</email>
基金资助:
Wen ZHOU(),Kangsong WANG,Chenglin E,Chunxi LU()
Received:
2019-03-11
Revised:
2019-05-01
Online:
2019-07-05
Published:
2019-07-05
Contact:
Chunxi LU
摘要:
为强化气液离心分离过程,实现在大直径分离器内的气液旋流高效分离,设计构思了一套多旋臂气液旋流分离设备,为气液分离大型化设计提供了一种新思路。在纯气流条件及不同的旋流臂喷出气速下对该分离设备进出口静压差进行了测量,实验结果表明,旋流分离设备静压差在整个运行过程中较为稳定,有较强的可预测性,无量纲标准偏差维持在2%以内,总压降与旋流臂出口气速呈现出良好的平方关系。进一步将总压降分解为入口及旋臂摩擦损失、分离器空间内摩擦损失和出口管路摩擦损失三个部分进行详细测量,获得了各部分压降与旋流臂出口速度头的定量关联模型,发现分离器空间内摩擦阻力损失在总压降中占比最大。GLVS总压降主要受旋流臂出口气速影响,加入液相后对压降影响很小。该旋流分离设备的阻力系数与普通旋风分离器相当,根据四组不同结构尺寸的旋流头得到了阻力系数与旋流头关键设计参数的关联式,为进一步结构优化提供了参考。
中图分类号:
周闻, 王康松, 鄂承林, 卢春喜. 多旋臂气液旋流分离器压降特性试验[J]. 化工学报, 2019, 70(7): 2564-2573.
Wen ZHOU, Kangsong WANG, Chenglin E, Chunxi LU. Multi-spiral gas-liquid vortex separator pressure drop characteristics test[J]. CIESC Journal, 2019, 70(7): 2564-2573.
入口气量/(m3/h) | 入口气速/(m/s) | 旋流臂出口气速/(m/s) | 出气管气速/(m/s) | 筒截面气速/(m/s) |
---|---|---|---|---|
1000 | 4.42 | 5.65 | 8.26 | 1.42 |
1400 | 6.19 | 7.91 | 11.56 | 1.98 |
1800 | 7.95 | 10.17 | 14.86 | 2.55 |
2200 | 9.72 | 12.43 | 18.17 | 3.11 |
2600 | 11.49 | 14.69 | 21.47 | 3.68 |
3000 | 13.25 | 16.95 | 24.77 | 4.25 |
表1 实验参数设计
Table 1 Experimental parameters design
入口气量/(m3/h) | 入口气速/(m/s) | 旋流臂出口气速/(m/s) | 出气管气速/(m/s) | 筒截面气速/(m/s) |
---|---|---|---|---|
1000 | 4.42 | 5.65 | 8.26 | 1.42 |
1400 | 6.19 | 7.91 | 11.56 | 1.98 |
1800 | 7.95 | 10.17 | 14.86 | 2.55 |
2200 | 9.72 | 12.43 | 18.17 | 3.11 |
2600 | 11.49 | 14.69 | 21.47 | 3.68 |
3000 | 13.25 | 16.95 | 24.77 | 4.25 |
入口气量/(m3/h) | 静压时均值/Pa | 标准差/Pa | 无量纲标准差/% |
---|---|---|---|
1000 | 314.09 | 5.60 | 1.780 |
1400 | 644.94 | 6.67 | 1.034 |
1800 | 1071.92 | 8.96 | 0.836 |
2200 | 1638.95 | 12.14 | 0.741 |
2600 | 2215.58 | 14.90 | 0.672 |
3000 | 2948.92 | 19.36 | 0.657 |
表2 设备静压差稳定性表征
Table 2 Stability characterization of static pressure drop
入口气量/(m3/h) | 静压时均值/Pa | 标准差/Pa | 无量纲标准差/% |
---|---|---|---|
1000 | 314.09 | 5.60 | 1.780 |
1400 | 644.94 | 6.67 | 1.034 |
1800 | 1071.92 | 8.96 | 0.836 |
2200 | 1638.95 | 12.14 | 0.741 |
2600 | 2215.58 | 14.90 | 0.672 |
3000 | 2948.92 | 19.36 | 0.657 |
Qi/(m3/h) | P1/Pa | P2/Pa | P3/Pa | ΔP′/Pa | ΔP/Pa | ε/% |
---|---|---|---|---|---|---|
1000 | 35.50 | 198.91 | 100.97 | 335.38 | 314.13 | 6.77 |
1400 | 81.54 | 381.25 | 207.48 | 670.26 | 644.92 | 3.93 |
1800 | 116.73 | 625.24 | 338.88 | 1080.86 | 1071.95 | 0.83 |
2200 | 170.80 | 914.59 | 508.54 | 1593.93 | 1638.92 | 2.75 |
2600 | 225.51 | 1232.11 | 717.44 | 2175.07 | 2215.56 | 1.83 |
3000 | 304.89 | 1641.61 | 978.52 | 2925.02 | 2948.93 | 0.81 |
表3 分段压降测量值
Table 3 Measured values of segmental pressure drop
Qi/(m3/h) | P1/Pa | P2/Pa | P3/Pa | ΔP′/Pa | ΔP/Pa | ε/% |
---|---|---|---|---|---|---|
1000 | 35.50 | 198.91 | 100.97 | 335.38 | 314.13 | 6.77 |
1400 | 81.54 | 381.25 | 207.48 | 670.26 | 644.92 | 3.93 |
1800 | 116.73 | 625.24 | 338.88 | 1080.86 | 1071.95 | 0.83 |
2200 | 170.80 | 914.59 | 508.54 | 1593.93 | 1638.92 | 2.75 |
2600 | 225.51 | 1232.11 | 717.44 | 2175.07 | 2215.56 | 1.83 |
3000 | 304.89 | 1641.61 | 978.52 | 2925.02 | 2948.93 | 0.81 |
Pressure | ξ | R2 |
---|---|---|
P1 | 1.663 | 0.9935 |
P2 | 8.949 | 0.9984 |
P3 | 5.200 | 0.9991 |
ΔP | 15.989 | 0.9995 |
表4 各段压降阻力系数
Table 4 Segmental pressure drop resistance coefficients
Pressure | ξ | R2 |
---|---|---|
P1 | 1.663 | 0.9935 |
P2 | 8.949 | 0.9984 |
P3 | 5.200 | 0.9991 |
ΔP | 15.989 | 0.9995 |
项目 | SVQS-1 | SVQS-2 | SVQS-3 | GLVS |
---|---|---|---|---|
进气管面积/mm2 | 7850 | 7850 | 9156 | 66475 |
旋流臂出口面积/mm2 | 5376 | 5376 | 9300 | 49152 |
筒截面面积/mm2 | 62800 | 62800 | 247683 | 129775 |
筒内径/mm | 300 | 300 | 572 | 500 |
隔流筒直径/mm | 160 | 160 | 380 | 400 |
进气方向 | 上行 | 下行 | 上行 | 下行 |
S值 | 11.68 | 11.68 | 26.63 | 2.64 |
M值 | 8.00 | 8.00 | 27.05 | 1.95 |
N值 | 0.53 | 0.53 | 0.66 | 0.80 |
阻力系数 | 2.46 | 2.53 | 35.34 | 15.99 |
表5 旋流头结构参数汇总
Table 5 Summary of swirl head structure parameters
项目 | SVQS-1 | SVQS-2 | SVQS-3 | GLVS |
---|---|---|---|---|
进气管面积/mm2 | 7850 | 7850 | 9156 | 66475 |
旋流臂出口面积/mm2 | 5376 | 5376 | 9300 | 49152 |
筒截面面积/mm2 | 62800 | 62800 | 247683 | 129775 |
筒内径/mm | 300 | 300 | 572 | 500 |
隔流筒直径/mm | 160 | 160 | 380 | 400 |
进气方向 | 上行 | 下行 | 上行 | 下行 |
S值 | 11.68 | 11.68 | 26.63 | 2.64 |
M值 | 8.00 | 8.00 | 27.05 | 1.95 |
N值 | 0.53 | 0.53 | 0.66 | 0.80 |
阻力系数 | 2.46 | 2.53 | 35.34 | 15.99 |
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