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振輝此篇文章介紹波形板汽水分離器的理論與實(shí)驗(yàn)研究
振輝此篇文章介紹波形板汽水分離器的理論與實(shí)驗(yàn)研究
汽水分離器概念：
汽水分離器為壓力容器結(jié)構(gòu)碳鋼或不銹鋼設(shè)備，接口型式是法蘭結(jié)構(gòu)DIN16/DIN25/DIN40；汽水分離器必須安裝于水平管線上，排水口垂直向下，所有口徑的汽水離器均帶安裝支架，以減小管道承載。為確保被分離的液體迅速排放，應(yīng)在汽水分離器底部的排水口連接合適的一套疏水閥組合。本類閥門在管道中一般應(yīng)當(dāng)水平安裝。
汽水分離器的工作原理：
大量含水的蒸汽進(jìn)入汽水分離器，并在其中以離心向下傾斜式運(yùn)動(dòng)；夾帶的水份由于速度降低而被分離出來(lái)；被分離的液體流經(jīng)疏水閥排出，干燥清潔的蒸汽從分離器出口排出。
汽水分離器結(jié)構(gòu)：
汽水分離器的結(jié)構(gòu)按壓力容器規(guī)范設(shè)計(jì)，應(yīng)用于去除蒸汽系統(tǒng)或壓縮空氣系統(tǒng)中所夾帶液滴的場(chǎng)合
高品質(zhì)的蒸汽是保證核動(dòng)力裝置安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要條件。
波形板汽水分離器由于其分離效率較高,廣泛應(yīng)用于核動(dòng)力裝置中,并且作為汽水分離系統(tǒng)最后一級(jí)分離器,在核電站中占有重要的地位。同時(shí)鑒于氣液分離過(guò)程是兩相流中的一個(gè)普遍現(xiàn)象,所涉及的液膜破裂和液滴碰壁飛濺等也是工程熱物理領(lǐng)域中一個(gè)常見的問題,因此對(duì)波形板汽水分離器的分離過(guò)程進(jìn)行深入的理論和實(shí)驗(yàn)研究有利于設(shè)計(jì)和改造分離裝置使之高效化、緊湊化,對(duì)于核潛艇一體化蒸汽發(fā)生器的設(shè)計(jì)也有現(xiàn)實(shí)的軍事意義。
波形板汽水分離器的流道內(nèi)是極其復(fù)雜的兩相流流動(dòng),其形成的流場(chǎng)為兩相三流場(chǎng),這給分離器的數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)測(cè)量帶來(lái)了一定的困難。針對(duì)分離器內(nèi)部的這種復(fù)雜氣-液兩相湍流運(yùn)動(dòng),振輝此篇文章通過(guò)開展冷態(tài)和熱態(tài)不同工況條件下的分離器工作機(jī)理研究,分析二次液滴產(chǎn)生的原因,建立描述分離器流動(dòng)過(guò)程的數(shù)學(xué)模型,采用流體計(jì)算軟件實(shí)現(xiàn)了對(duì)流場(chǎng)、液滴運(yùn)動(dòng)軌跡、二次攜帶現(xiàn)象等的數(shù)值模擬,同時(shí),采用自主設(shè)計(jì)的冷態(tài)試驗(yàn)臺(tái)架和外協(xié)單位的熱態(tài)試驗(yàn)臺(tái)架進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,對(duì)模型及計(jì)算結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。
振輝此篇文章的研究結(jié)果有助于了解氣液分離裝置特別是波形板精細(xì)分離器性能和提高其分離效率,同時(shí)也為尋求高效波形板結(jié)構(gòu)的奠定了基礎(chǔ)。此文主要完成了以下幾個(gè)方面的工作:完成了國(guó)內(nèi)外波形板汽水分離器研究資料的收集,對(duì)汽水分離裝置的分離原理進(jìn)行了介紹;分析了蒸汽發(fā)生器中液滴產(chǎn)生的過(guò)程,得到了不同機(jī)制下形成的液滴直徑的計(jì)算公式,并研究了冷態(tài)和熱態(tài)工況下二次液滴產(chǎn)生的原因;通過(guò)借鑒環(huán)狀流的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式,建立了波形板汽水分離器的兩相三流場(chǎng)數(shù)學(xué)模型,為了使方程封閉,補(bǔ)充了界面處的摩擦力方程以及液滴密度數(shù)方程；利用FLUENT軟件,針對(duì)冷態(tài)和熱態(tài)工況,完成了波形板汽水分離器中汽相流場(chǎng)的數(shù)值模擬,得到了各種板型的汽流場(chǎng)特征；對(duì)波形板流道內(nèi)的液滴行為進(jìn)行了模擬計(jì)算,分析了湍流效應(yīng)對(duì)液滴行為的影響,指出大液滴的分離機(jī)理主要是依靠慣性力,而細(xì)小液滴的分離機(jī)理主要是依靠湍流效應(yīng);對(duì)各種板型的分離效率進(jìn)行了計(jì)算對(duì)比,指出2h板型在熱態(tài)工況下要優(yōu)于1h型波形板;采用壁面液膜模型來(lái)模擬二次攜帶現(xiàn)象,分析了它對(duì)分離效率的影響,指出1h型板型更容易發(fā)生二次攜帶,在入口流速較高時(shí),分離效率很快下降;對(duì)波形板汽水分離器進(jìn)行了冷態(tài)和熱態(tài)實(shí)驗(yàn)研究,主要針對(duì)壓降和分離效率這兩個(gè)主要指標(biāo)參數(shù)與數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比,驗(yàn)證了數(shù)值模擬方法的可靠性。
振輝此篇文章最后還為波形板汽水分離器的進(jìn)一步深入研究提出了建議。振輝此篇文章的研究成果,無(wú)論是理論上還是實(shí)踐上,都對(duì)波形板汽水分離器的推廣應(yīng)用、優(yōu)化設(shè)計(jì)具有積極的指導(dǎo)意義。振輝此篇文章研究的課題受到了國(guó)防預(yù)研基金的資助。
汽水分離器概念：
汽水分離器為壓力容器結(jié)構(gòu)碳鋼或不銹鋼設(shè)備，接口型式是法蘭結(jié)構(gòu)DIN16/DIN25/DIN40；汽水分離器必須安裝于水平管線上，排水口垂直向下，所有口徑的汽水離器均帶安裝支架，以減小管道承載。為確保被分離的液體迅速排放，應(yīng)在汽水分離器底部的排水口連接合適的一套疏水閥組合。本類閥門在管道中一般應(yīng)當(dāng)水平安裝。
汽水分離器的工作原理：
大量含水的蒸汽進(jìn)入汽水分離器，并在其中以離心向下傾斜式運(yùn)動(dòng)；夾帶的水份由于速度降低而被分離出來(lái)；被分離的液體流經(jīng)疏水閥排出，干燥清潔的蒸汽從分離器出口排出。
汽水分離器結(jié)構(gòu)：
汽水分離器的結(jié)構(gòu)按壓力容器規(guī)范設(shè)計(jì)，應(yīng)用于去除蒸汽系統(tǒng)或壓縮空氣系統(tǒng)中所夾帶液滴的場(chǎng)合
高品質(zhì)的蒸汽是保證核動(dòng)力裝置安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要條件。
波形板汽水分離器由于其分離效率較高,廣泛應(yīng)用于核動(dòng)力裝置中,并且作為汽水分離系統(tǒng)最后一級(jí)分離器,在核電站中占有重要的地位。同時(shí)鑒于氣液分離過(guò)程是兩相流中的一個(gè)普遍現(xiàn)象,所涉及的液膜破裂和液滴碰壁飛濺等也是工程熱物理領(lǐng)域中一個(gè)常見的問題,因此對(duì)波形板汽水分離器的分離過(guò)程進(jìn)行深入的理論和實(shí)驗(yàn)研究有利于設(shè)計(jì)和改造分離裝置使之高效化、緊湊化,對(duì)于核潛艇一體化蒸汽發(fā)生器的設(shè)計(jì)也有現(xiàn)實(shí)的軍事意義。
波形板汽水分離器的流道內(nèi)是極其復(fù)雜的兩相流流動(dòng),其形成的流場(chǎng)為兩相三流場(chǎng),這給分離器的數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)測(cè)量帶來(lái)了一定的困難。針對(duì)分離器內(nèi)部的這種復(fù)雜氣-液兩相湍流運(yùn)動(dòng),振輝此篇文章通過(guò)開展冷態(tài)和熱態(tài)不同工況條件下的分離器工作機(jī)理研究,分析二次液滴產(chǎn)生的原因,建立描述分離器流動(dòng)過(guò)程的數(shù)學(xué)模型,采用流體計(jì)算軟件實(shí)現(xiàn)了對(duì)流場(chǎng)、液滴運(yùn)動(dòng)軌跡、二次攜帶現(xiàn)象等的數(shù)值模擬,同時(shí),采用自主設(shè)計(jì)的冷態(tài)試驗(yàn)臺(tái)架和外協(xié)單位的熱態(tài)試驗(yàn)臺(tái)架進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,對(duì)模型及計(jì)算結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。
振輝此篇文章的研究結(jié)果有助于了解氣液分離裝置特別是波形板精細(xì)分離器性能和提高其分離效率,同時(shí)也為尋求高效波形板結(jié)構(gòu)的奠定了基礎(chǔ)。此文主要完成了以下幾個(gè)方面的工作:完成了國(guó)內(nèi)外波形板汽水分離器研究資料的收集,對(duì)汽水分離裝置的分離原理進(jìn)行了介紹;分析了蒸汽發(fā)生器中液滴產(chǎn)生的過(guò)程,得到了不同機(jī)制下形成的液滴直徑的計(jì)算公式,并研究了冷態(tài)和熱態(tài)工況下二次液滴產(chǎn)生的原因;通過(guò)借鑒環(huán)狀流的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式,建立了波形板汽水分離器的兩相三流場(chǎng)數(shù)學(xué)模型,為了使方程封閉,補(bǔ)充了界面處的摩擦力方程以及液滴密度數(shù)方程；利用FLUENT軟件,針對(duì)冷態(tài)和熱態(tài)工況,完成了波形板汽水分離器中汽相流場(chǎng)的數(shù)值模擬,得到了各種板型的汽流場(chǎng)特征；對(duì)波形板流道內(nèi)的液滴行為進(jìn)行了模擬計(jì)算,分析了湍流效應(yīng)對(duì)液滴行為的影響,指出大液滴的分離機(jī)理主要是依靠慣性力,而細(xì)小液滴的分離機(jī)理主要是依靠湍流效應(yīng);對(duì)各種板型的分離效率進(jìn)行了計(jì)算對(duì)比,指出2h板型在熱態(tài)工況下要優(yōu)于1h型波形板;采用壁面液膜模型來(lái)模擬二次攜帶現(xiàn)象,分析了它對(duì)分離效率的影響,指出1h型板型更容易發(fā)生二次攜帶,在入口流速較高時(shí),分離效率很快下降;對(duì)波形板汽水分離器進(jìn)行了冷態(tài)和熱態(tài)實(shí)驗(yàn)研究,主要針對(duì)壓降和分離效率這兩個(gè)主要指標(biāo)參數(shù)與數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比,驗(yàn)證了數(shù)值模擬方法的可靠性。
振輝此篇文章最后還為波形板汽水分離器的進(jìn)一步深入研究提出了建議。振輝此篇文章的研究成果,無(wú)論是理論上還是實(shí)踐上,都對(duì)波形板汽水分離器的推廣應(yīng)用、優(yōu)化設(shè)計(jì)具有積極的指導(dǎo)意義。振輝此篇文章研究的課題受到了國(guó)防預(yù)研基金的資助。