利用旋风气液分离器进行气液分离.pdf

第2卷第4期
海洋环境科学
Vo1.2No。
1983年10月
MARINE ENVIRONMENTAL SCIENCE
Oct。1983
,,,
利用旋风气液分离器进行气液分离
黄杏林
(交通部水运科学研究所)
旋风除尘器用于分离气体中挟带的波休版粒是司洋有效,还具有-般粉尘旋风除尘器
没有的不会堵塞和漏气等伏点。
油轮洗舱过璀中,有大量油蒸气向大气排放,为了防止对大气的污染,回收油素气中的
液粒,我们改进了施风除尘器(如图1所示),称气液分离器,做为整个净化系统的第二
?~」
)
图1旋风筒组令式气液分离器
收稿日鸫:1983年5月13目
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海洋环境科学
2卷
级回收装置。这种分离器也可应用于化工业生产中除去有机气体中的液粒。下面简要阐述这
种气液旋风分离器结构改进的依掘和设计计算方法。
结构改进
在一般旋风分离器中,起捕集分离作用的主流场的径向速度,在沿芯管向下伸延的园柱
面之外为汇流,不利于颗粒的沉降。在沿芯管向下伸延的园柱面内主要为源流,有利于颗粒
的沉降,但“筛”过的细颗粒无力通过园柱面而被很强的旋转上升气流带入芯管而逃逸。如
果在芯管壁内的环形腔中进行捕集分离,则这时的主流场是非常理想的(如图2b所示)。
在准自由涡到强制涡过渡处,气流的切向速度u达到最大,并位大约2/3Y处,填上径向
速度主要为源流、旋转径小,
使得一般旋风分譟不能分离的较
〓粒仍然可以获得较大的沉降速
度,如果对芯管的结构做一些改
动;使其成为分离器的末级分离
W向腔,捕集分离“筛”过的细颗粒,
必将大大提高旋风分离器的效率。
一般旋风除尘器所采用的下锥
u为切向速变
筒结构,容易使已分离的液体产生
涡旋转动,并被旋转上升的气体撕
开带走,造成二次挟带,大大降低
y为轴向速度分离效率。将雠筒改为园筒,并在
正为向上
底部加破旋止涡板,可阻止液体产
负为向下
生旋涡,防止上升气流把液体卷挟
带走,从而提高了分离效率。
这种气液旋风分离器还采用了
出ロ平均
垂直向下的旁路分离室结构并在旁
路室出口处顺气流方向旋转45°,以
提高对较细颗粒的分离作用。
图2旋风分离器流场
这种气液旋风分离器的工作原
理可由图2a所示的流场加以说明;挟带着液雾的气流从1处进入,沿涡壳旋转180°,气液获
得旋转运动的同时,分成上下双旋涡运动,并以5处为分界,由上下旋涡气流形成上下两个
雾环,上旋涡气流在2处形成的较细较轻的上雾环由旁路分离室上部的切向缝口6引出。下
旋涡气流在3处形成的较粗、较重的下雾环沿筒体内壁旋转向下,在离心力作用下向壁面聚
集成液体,并沿壁流入下贮液槽。挟带着细雾粒的气流碰到止涡板后折回旋转向上。从缝口
9引出的挟带着较细较轻雾粒的气流经旁路分离室下部的切向缝口7引入筒体中部,加入下
旋涡气流而被分离。挟带着细雾粒的折回气流以相当强烈的旋转上升速度进入芯管,使芯管
中心的压力降到很低的负值,壁面上的压力却升高,在这两处之间形成了很大压力差,进入
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芯管的细雾粒必然得到较大的沉降速度而向内壁聚集成液体,聚集的液体随一部分气流经切
向缝口8进入芯管外围腔9,并沿芯管外壁流入上贮液槽。而那部分以较大速度进入外围腔
9的气流继续旋转上升,使挟带的液雾向腔壁沉降聚集,弃雾后的气流经横管10由横管中心
孔11排出。
、设计计算方法
本气液旋风分离器根据筛分理论,奈特( leith)与墨赫塔( Mehta)的优选概念,聂弗清
( shephra)与拉浦(1 apple)公式等归纳的方法进行设计,这一方法与一般旋风陰尘器的设
计方法相同。
本气液旋风分离器采用四筒并联组合型,进口和出口采用180°旋转媽売,总的处理风量
为500m3/h,单筒处理风量Q为125m/h。追筒的波计进口风速j为20m/S,单筒的设计
压力损失△P为60m2O或588N/m2。
()お?量Q3进口风速Vj确定进气ロ面釈Aj
A
125
U;20×3600
1.736×10~8(m2)
(二)由、拉公式确定芯管半径r
ab pv
p
式中:ab=Aj=1?736×10
△p=588N/m2
=1,093kg/m3(50°C时空气密度
1736×10~8、1。093×202
588
0。051(m)
取rn=0.05m
Do=0.1m
(三)由奈特与塔的n/△p达到最大的优选念所得到的量佳化旋风的P值,
求分高筒体半径rWw
2 rw
4△P=31.5
PQ
故r
4/315pQ
2△p
=077(m)
取rw=008
(四)由根据筛分理论推导及简化的并伊谷纲一临界粒径公式求筒高hn(限定临界直
径为dcso=5×10-°m)
因VAj/2rW=0.26,即0,17C/ hina Academic ua Tectonic bishin House A ights reserved. ht. m cnhi.ne