動(dòng)壓式脫氣器工作特性及機(jī)理研究.pdf

1、油中脫氣問題經(jīng)常出現(xiàn)在石油化工、發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)等場(chǎng)合，除氣能力的優(yōu)劣直接影響相關(guān)設(shè)備及機(jī)械的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。根據(jù)液中含氣量的多少可以分為超大臨界液氣比分
　　離、常規(guī)液氣比分離和超小液氣比的脫氣問題；與使用目的相關(guān)，兩相分離的具體要求不同：脫氣問題要求底流口分離質(zhì)量高，除霧問題對(duì)溢流口分離質(zhì)量要求高，某些特殊問題對(duì)兩口分離質(zhì)量都有要求。本文研究重點(diǎn)在于液中脫氣，如油中脫氣，重點(diǎn)關(guān)注底流出口液相分離質(zhì)量。同時(shí)關(guān)注流量變化、氣液比和介質(zhì)特性

2、等對(duì)分離性能和壓降特性的影響。本文主要進(jìn)行了以下幾方面的研究：
　　1.將分級(jí)分離理念應(yīng)用于脫氣器設(shè)計(jì)中，提出雙級(jí)脫氣的結(jié)構(gòu)，可兼顧設(shè)備容積效率和分離效率。
　　在標(biāo)準(zhǔn)工況下，通過對(duì)當(dāng)前服役的油中脫氣器內(nèi)部流動(dòng)分析，發(fā)現(xiàn)螺旋流道除凝集作用外并未發(fā)生分層現(xiàn)象，改用隔板將分離過程分隔成各自獨(dú)立的雙級(jí)脫氣過程，首級(jí)脫氣過程完成粗脫，降低分離器操作負(fù)荷，次級(jí)脫氣采用高速旋流完成精細(xì)分離，提高分離效率。遵循“模擬-分析-結(jié)構(gòu)改進(jìn)”循環(huán)

3、方式進(jìn)行連續(xù)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，并進(jìn)行關(guān)鍵參數(shù)研究，獲得了相應(yīng)的優(yōu)化流場(chǎng)和創(chuàng)新的雙級(jí)動(dòng)壓式脫氣器結(jié)構(gòu)。
　　2.根據(jù)最優(yōu)化結(jié)構(gòu)加工完成實(shí)驗(yàn)樣機(jī)和搭建相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)臺(tái)，進(jìn)行了脫氣器壓降特性和分離特性的實(shí)驗(yàn)研究。
　　液氣比-壓降和液氣比-分離效率實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)壓降隨著含氣量的增加而減小，分離效率隨著氣相體積分?jǐn)?shù)增加先增大后減??；流量-壓降和流量-分離效率實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)流量最優(yōu)區(qū)間在最大流量的80%附近，過高或過低效果都不佳；溫度-壓降和溫度-分離效率

4、的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)壓降隨溫度升高而下降，趨勢(shì)先急后緩，分離效率在最高溫度的60%附近達(dá)到最佳。在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，對(duì)相應(yīng)數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行了數(shù)值模擬，并將實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬的結(jié)果進(jìn)行比較，得出了脫氣器的性能特性。去除測(cè)量隨機(jī)誤差和實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)阻力影響，實(shí)驗(yàn)和模擬結(jié)果趨勢(shì)上吻合良好。
　　3.雙級(jí)脫氣器在多自由度運(yùn)動(dòng)環(huán)境中的分離特性適應(yīng)性研究。
　　通過動(dòng)量控制方程添加多自由度動(dòng)態(tài)源項(xiàng)方式，建立可模擬平移加速和晃蕩（如橫晃縱蕩等）等工況下的氣液分離數(shù)

5、值模型，可實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)脫氣過程數(shù)值研究。本文主要研究了平移加速度、晃蕩角速度和晃蕩半徑對(duì)脫氣過程的影響。研究表明，晃蕩狀態(tài)對(duì)脫氣過程的影響比平移加速過程嚴(yán)重。在平移狀態(tài)下，加速度會(huì)的改變流場(chǎng)特性，氣液相界面上升，壓力增大，并使脫氣器性能和效率出現(xiàn)小幅度的下降，但脫氣過程仍可以正常進(jìn)行；在晃蕩狀態(tài)下，晃蕩半徑對(duì)脫氣過程的影響遠(yuǎn)大于角速度，過大的晃蕩半徑會(huì)導(dǎo)致大面積的氣液攪渾，液相返流，速度場(chǎng)紊亂，壓力驟增等現(xiàn)象。因此建議在安裝脫氣器時(shí)首先考慮