摘要：针对传统泡罩塔的雾沫夹带、液泛等问题,提出了新型塔内件——旋流泡罩,其利用旋流聚结和离心沉降原理将进入气中的液滴捕捉,可以实现高效的相分离。旋流泡罩的性能包括操作性能和相分离性能,分别用压力降和分离效率来表征。进气量对压力降的影响分别通过试验和模拟获得,并用压力降的试验数据来验证模拟的可靠性;利用Euleria-Lagrangian方法来处理气液两相流动,同时考虑液滴的聚结和破碎,研究进气速度、进气液滴粒度和进气液滴浓度对旋流泡罩相分离性能的影响。研究结果表明,压力降随进气量的增大而增大,在研究的进气量范围内,旋流泡罩压力降为300~1300 Pa;相分离效率随进气粒度和进气速度的增大而提高,但存在临界进气速度值,此时,相分离效率最高可达98.7%;进气粒度越小,临界进气速度值越小;对于小液滴,其液滴浓度对相分离效率的影响比大液滴的影响更为显著。研究结果对于旋流泡罩的设计和优化具有重要意义。

摘要：液液萃取过程要求高的传质速率和高的相分离效率。由于液液两相密度差小和液体介质粘度较大,重力场下相分离效率较低,传统萃取设备往往存在夹带和液泛问题而影响萃取过程。本文设计了一种在超重力场下进行萃取的设备——旋流萃取器,其旋流场既可以强化传递过程,又可以强化相分离过程。在模拟可靠性验证的基础上,通过模拟方法探索直径为26 mm的旋流萃取器的流场、萃取效率和相分离效率。结果表明,在液液比一定的情况下,萃取效率随总处理量的增大而增大,分离效率随总处理量的增大先增大后减少,3级设备串联可达到95%的萃取效率,且设备高度不到传统设备的一半。

摘要：针对卧式螺旋卸料沉降离心机螺旋空心轴因磨损产生的偏心、振动、甚至漏料等问题,通过试验和数值模拟研究螺旋空心轴内表面上微凸和微凹缺陷对壁面磨损的影响。结果表明,微凸起处的磨损区主要分布在其迎流面处的底部和微凸起进料端附近壁面,且微凸起上的磨损率在其轴向位置上呈两端高、中间低的分布,距离进料端位置的磨损率更高,磨损率与处理量呈正相关。如进料流量从1.37 m^(3)/h增加至2.74 m^(3)/h时,微凸起磨损率峰值从6.20×10^(-4)kg/(m^(2)·s)增加至1.63×10^(-3) kg/(m^(2)·s);下凹缺陷的磨损区主要分布在其背流面,磨损率峰值随着缺陷直径增加而变大。如缺陷直径从1 mm增加至2 mm时,缺陷处磨损率峰值从3.77×10^(-4)kg/(m^(2)·s)增加至6.02×10^(-4)kg/(m^(2)·s),且下凹缺陷处存在明显的磨损集中现象。研究结果可为螺旋空心轴的防磨设计提供依据。

摘要：以应用中最为常见的筒锥型切流返转式旋风分离器为对象,考察了旋风分离器各结构尺寸及入口气速对压力降的影响,评价了若干压力降模型的适用性。结果表明,Stairmand压力降计算模型的均方差最小,但由于其忽略了几何放大对压力降系数的影响,限制了该压力降模型的适用性。利用相似与模化的分析方法,在对文献给出的实验数据进行回归分析的基础上,修正了Stairmand压力降计算模型,并将修正式的计算结果与实验测量值及另外多篇文献中给出的切流返转式旋风分离器在不同结构尺寸及操作气速共计150种工况下的实验数据进行对比,结果表明,修正式的精度更高,适用范围更广,可以满足旋风分离器设计计算的要求。

摘要：现有油水分离用碟式分离机相关研究均忽略了液滴的聚并与破碎行为,以及其对内部流场和分离性能的影响规律,致使碟式分离机理论难以深化,严重制约着碟式分离机的发展及应用。为此,采用CFD-PBM耦合模型研究油滴在碟式分离机内的聚并、破碎行为以及该行为对分离性能的影响。结果表明入口油滴的粒径主要为8~40μm,而预分离区和轻相出口的油滴粒径在80μm以上,说明油滴在这两个位置主要发生聚并行为。在碟片间隙和底部流道,油滴粒径由预分离区的80μm降低至70μm左右,说明油滴在这两个位置主要发生破碎行为。将模拟所得分离效率与实验所得结果对比,发现其误差最大仅为5%,表明PBM模型可以较为准确地揭示油滴在碟式分离机中的聚并与破碎行为。通过研究发现油滴在碟式分离机中的确存在着明显的聚并与破碎行为,并且以聚并为主。研究结果不仅能为深入研究碟式分离机的分离性能奠定基础,也能为碟式分离机的结构设计提供理论指导。