气液旋流器旋流式分离器设计

摘要

本次毕业设计对分离器的各重要零部件的重要尺寸进行了详细的计算，并进行了强度分析，同时采用三维建模的方式对各个分零部件进行了设计。在总结前人的设计经验的同时提出了自己的设计理念改进了部分设计特点使我们设计的气液旋流器旋流式分离器更加趋于完善，可分离气泡小，分离的效率也较高，同时分离器所占用的空间体积相对较小，维修量小，工作稳定。旋流式分离器具有这些特点，气液旋流器的工作特点具有实用性和可靠性，并具有广阔的前景。

关键词：旋流分离器；气液分离；优化；三维建模

Abstract

An important dimension of the graduation design of separator of all major components are calculated in detail, and analyzes the strength, at the same time, the various sub components are designed using three-dimensional modeling method. The gas-liquid cyclone cyclone separator in summarizing the previous experience in the design and proposes own design idea the design features improved enable us to design a more perfect, separation bubble is small, the separation efficiency is higher, at the same time separator space occupied by volume is relatively small, small amount of repair, stable work. The cycloneseparator has these characteristics, working characteristics of gas-liquid cyclone has practicability and reliability, it has broad prospect.

Keywords: cyclone separator; separation; optimization; 3D modeling

目录

第1章概述 ........................................................................... 错误!未定义书签。

1.1 气液分离装置的发展与现状 (1)

1.2 气液分离装置的种类与研究 (3)

1.3 气液分离装置优缺点分析 (5)

1.4 研究任务目标与研究方法 (5)

第2章气液分离器工艺流程分析 (6)

2.1 气液分离装置主要结构与工作原理 (15)

2.2实验室工艺流程 (8)

第3章气液分离设备主参数确定 (15)

3.2 旋流单体结构形式及其参数优化 (15)

3.2.1 入口结构 (17)

3.2.2 大小锥段 (22)

3.2.3 溢流口 (26)

3.2.4 底流管 (17)

3.2.5 旋流腔 (22)

3.2.3 溢流口 (26)

3.3 气液分离器集合参数计算 (15)

3.4 分离能力的计算 (15)

第4章气液旋流分离器性能影响因素分析 (31)

4.1 入口设计分析 (39)

4.1.1 入口喷嘴分析 (17)

4.1.2 双入口分析 (22)

4.2入口位置 (17)

4.2.1 最佳外形比 (22)

4.2.2 旋流体锥度 (22)

4.3出口管分析 (22)

4.4溢流口直径分析 (22)

4.5底流口直径分析 (22)

4.6锥角影响 (22)

4.7入液口直径影响 (22)

4.8溢流管插入深度影响 (22)

第5章强度分析 (31)

5.1筒体校核计算 (22)

5.2封头校核 (22)

5.3法兰与螺栓校核 (22)

第6章气液旋流分离器三维设计 (31)

6.1软件介绍 (6)

6.2气液旋流器三维建模 (8)

6.3.1 中心旋流体 (17)

6.3.2 上罩设计 (22)

6.3.3中罩设计 (17)

6.3.4 底罩设计 (22)

6.3.5 蓄液箱体 (22)

6.3.6 支架设计 (22)

6.3标准件选取与应用 (12)

结论 (46)

参考文献 (47)

致谢 (48)

第一章概述

1.1气液分离装置的历史与发展现状

旋流分离是一种高效的多相流体分离技术,它是在离心力的作用下根据两相或多相之间的密度差来实现两相或多相分离的。人们对旋流器的研究由来以久,自从1886年Marse的第一台旋粉圆锥形旋风分离器问世以来,旋流分离技术已广泛应用于石油、化工、食品、造纸等行业。随着旋流器应用的日益广泛,国内外众多学者对旋流器的结构、尺寸、流场特性进行了大量的研究,并相继提出了各种分离理论,但多集中于气-固分离的旋风分离器和用于液-固、液-液分离的水力旋流分离器。许多研究者已相继提出各种各样的分离理论,已经有了比较完善的分离理论、设计方法和应用实践。

由于具有广阔的使用前景和显著的优点,人们对气-液旋流分离技术也开展了大量的实验和理论研究。但与气-固、液-固分离不同,气-液两相流动过程中颗粒(液滴或气泡)的碰撞、团聚和扩散机理更加复杂,由于不确定的因素较多,计算复杂,同时受气-液两相流发展的限制,使气-液旋流分离的研究远滞后于旋风分离器和水力旋流器。近年来气-液旋流分离技术已日益成为国内外争相研究的热点技术。目前,国内外对于气-液旋流分离的研究主要可分为4类,即:气-液旋流分离技术应用的试验研究、旋流分离器内部气-液两相三维强旋湍流流场测定的试验研究、建立能准确反映气-液两相旋流分离机

理模型的理论研究以及气-液两相旋流流场计算流体动力学(Computational Fluid Dynamic,简称CFD)模拟。

1.2 气液分离装置的种类与研究

1气-液旋流分离技术应用试验研究

由于受气-液两相流体力学发展的限制,对于气-液旋流分离技术,以前进行的大部分工作都是基于应用和试验研究。即根据不同的要求开发研制不同结构的气-液旋流分离器,并对其分离特性进行试验测量和性能分析。其类型主要介绍如下。

2.管柱式气-液旋流分离器(Gas-Liquid Cylindrical Cyclone简写GLCC)

1979年,Davies和Watson研制了管柱式气-液旋流分离器,是由垂直的筒形容器,安装了一个向下倾斜27°的切向进口管,上部出气管,下部排液管。切向进口给