波纹板除雾器除雾叶片流动特性数值模拟.pdfVIP

第十一届全国非均相分离学术交流会论文集 波纹板除雾器除雾叶片流动特性的数值模拟 马铭泽 王建军 金有海 (中国石油大学(华东)化学工程学院青岛266580) 摘要：对不同结构尺寸以及操作条件下的波纹板除雾器除雾叶片的分离效率进行了数值模拟。基 设计，研究各自变量及其交互作用对波纹板除雾器分离效率的影响，并得到二次多项式回归方程预 测模型。 关键词：波纹板：数值模拟：BB设计 0前言 天然气目前已是国民经济发展的支柱性能源之一，但其夹带有大量的液态物质。当 天然气中存在凝析水和凝析油时，液滴和天然气中的氯离子以及湿气中的二氧化碳、硫 化物等成分结合会导致压缩机叶片产生腐蚀，严重影响叶片的使用寿命，威胁压缩机的 使用安全【11。另外，如果天然气中含有水滴和轻烃，会导致压缩机干气密封失效[21和造 成燃气系统调压器的堵塞【3】。针对天然气的这种特殊物理性质，在天然气行业中通常使 用除雾器或气液旋流分离器【4击]除去其中的液滴。除雾器捕集液滴的元件有：丝网，波纹 板等，波纹板以其结构简单，清洗方便，压降小等优点被广泛使用。波纹板的分离效率 是衡量除雾器性能的重要指标。本文笔者采用响应曲面法来分析波纹板的结构和操作参 数及其交互作用对它的分离效率的影响，在此基础上得出能预测波纹板除雾器分离效率 的模型，该模型可以对以后的波纹板除雾器结构优化起到指导意义。 1模型建立 1．1响应曲面设计 首先根据实际选择响应曲面方程，然后根据最小二乘法估计相应的系数，就可得到 最初的响应曲面方程。然后根据显著性检验值的大小，可以分析方程中对目标函数产生 显著影响的因素。根据上述原理，首先考虑选择响应曲面方程的形式。本文选择二次响 应曲面方程， 并考虑所有的一次项、 二次项和两两交叉项。响应曲面方程可表示为[7] 膏 k Y=,ao+∑届置+∑层，，霹+∑屈，，墨一+P∽，置，…墨) (1) i=1 i=I ij 式中：Y为目标函数或称相应；鼍为自变量；屈、屈i、成分别代表一次、两次、交互 作用项的回归系数；k为影响因数的数量；e为误差。有两个误差源，即实验误差和拟 合不足误差，后者包括高阶项和交互项。 第十一届全国非均相分离学术交流会论文集 因素对分离效率的影响进行优化，表1给出了响应曲面模型中变量的范围。 表1 响应曲面模型中的变量及其范围 Tab．1Lowand level ofthefactorsusedinthe surfacemodel high settings response 1．2CFD模型 1．2．1模型假设 在实际的条件下，气流流过折流板弯曲的通道时的流动是一种三维、非定常、可压 缩粘性流体的流动过程，但由于现今的计算机的处理量的实际能力，需要在误差允许的 情况下根据实际情况对模型作适当的简化[8]：①由于进入除雾器弯曲通道内的气流速 度较小，故可以把这种气体视为不可压缩气体处理；②弯曲通道的长度与宽度之比很大， 可把流场简化为二维平面流动；③考虑到理想状况下，气体流动各参数与时间无关，因 而气流流动可视为定常流动。 1．2．1模型建立 本文采用k一占湍流模型封闭Ⅳ一S方程 连续性方程：_au+娑：0 (2) Ox cy Navier—Stokes方程： 良 巩 舐 ReI舐2 却I 丝+芸+掣一瓦ap+上l嘉+百02uat l 咖 叙 却 Re 却l 尘+芳+掣=一万ap+土『_L盟ox2at 0x+害] 尼一占方程： 昙江，+毒溆叶)=专心+箦]考]+鸬考[考+等]-p￡ c6， 鲁c肚，+毒慨％