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气液两相流的分离方法(五)

来源:swcmq(河北荣鹰整理发布)   时间:2019-04-19 12:57

5.丝网分离 

5.1 丝网气液分离机理 

丝网气液分离主要是通过过滤介质将气体中的液滴分离出来的过程,即为过滤分离。其核心部件是滤芯, 以金属丝网 和玻璃纤维较佳。

丝网气液分离机理有三种情况:

 1)直接拦截 

气体流过丝网结构时,如果气体中的液滴大于丝网结构的孔径,它们将受到孔的拦截而被分离出来。若液滴直接撞击丝网,它们也将被拦截。直接拦截可以收集一定数量比其孔径小的颗粒,能产生这种结果除液滴直接撞击丝网外,还有以下几种因素:从某个方向看,大多数非常小的悬浮液滴的形状都是不规则的,它们可以桥接在孔上。如果2个或多个颗粒同时投向1个孔时,也会产生桥接现象。1个液滴一旦被1个孔拦截下来,则这个孔至少就会被局部阻塞,这样就可以将粒径更小的液滴分隔出来。


2)惯性撞击 

液滴在流动的气体中具有质量和速度,所以它具有动量。当气体和它所夹带的液滴通过丝网时,气体将选取阻力最小的通道流过,并且将顺着丝网结构改变方向,即流线发生偏折。因为液滴具有动量,所以较大液滴由于惯性作用仍然向前作直线运动,使位于气流中心或者接近气流中心处的液滴投向或撞击到丝网上而被分离出来。在气液分离中,惯性撞击对粒径大于20um的大液滴所起的作用是比较明显的。


3)扩散拦截 

对于粒径小于1um的小液滴,可以从扩散拦截中分离出来。在这种过程中,液滴以不规则形式沿着流体流线运动。这种可以在显微镜下观察到的不规则布朗运动使这些较小的液滴从气体流动线上游离开来,并且因此增加了它们撞击纤维结构表面而被分离出来的可能性。正如惯性撞击一样,扩散拦截在气体过滤中起较重要的作用。

5.2 丝网气液分离器 

丝网气液分离器(丝网除沫器)是一种高效的气液分离装置,主要用于分离气体中直径大于5um的液滴,已被广泛应用于化工、石油、硫酸、医药、轻工、冶金、机械、建筑、航空、海运及环保等工业中,我国从国外引进的乙烯、合成氨和化纤等生产设备中,也是使用丝网结构作为气液分离装置的。对粒径不小于5 um的液滴,其分离效率达98%~99.8%,而气体通过分离器的压降却很小,只有250~500Pa。


过滤型气液分离器具有高效、可有效分离0.1~10μm范围小粒子等优点,但当气速增大时,气体中液滴夹带量增加;甚至,使填料起不到分离作用,而无法进行正常生产;另外,金属丝网存在清洗困难的问题。故其运行成本较高,现主要用于合成氨原料气净化除油、天然气净化及回收凝析油以及柴油加氢尾处理等场合。

5.3 发展现状 

对丝网的研究最早是由York和Poppele于上世纪五六十年代开始的。而我国虽然也有相关丝网气液分离器的行业设计标准,但其所给设计公式只是针对定型结构,并且没有给出分离效率的计算公式。


2006年史永红对丝网气液分离器的分离机理进行了详细分析,并给出了能定量分析各种分离机理对分离的贡献的分离效率和压降计算公式。孙海鸥等通过数值模拟估算丝网结构的压降。到目前为止,关于丝网气液分离器分离效率和压降的定量计算公式及适用性研究的公开报道还很少。

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