旋流板式除沫器的工艺设计

常灵光
旋流板式除沫器的工艺设计
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（由设计者根据需要确定 %&） 式中， %& 为圆形或弧形溢流（降液）管的高度， $。 !"! 设备结构尺寸 （(）筒体高 +
+ , +( - +. , +/ - +& - +0 - +1 +( , +/ - +& +. , +0 - +1 +0 , %& - %2 （(’ * (） （(’ * .） （(’ * )） （(’ * ’）
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常灵光
旋流板式除沫器的工艺设计
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旋流板式除沫器的工艺设计
常灵光# 中国成达工程公司 成都
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摘要 关键词
按实用要求提供完整设计方法和例题，给出公式所涉及参数取值的经验数据范围，并对设备 旋流板 除沫器 设备结构 设计
万方数据 罩筒壁上端的交点，可近似将曲线 "( 视为直线
（1） 2,,&， 1&
常灵光
旋流板式除沫器的工艺设计
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盲板的圆周相切于 ! 点，叶片底边 "! 与径向线 "# 的夹角（径向角） !$ ! !"#；直线段 %! 为 叶片的斜边；三角形的另一边 "% 为曲线，是叶 片以仰角"时与罩筒壁的相贯线， % 点是叶片与 罩筒壁上端的交点，可近似将曲线 "% 视为直线 段 "%，则!"%! 为钝角。
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(+:; % !" #* ) 1 /0 1$
（-=）叶片外的板环区总宽 0
0 ! （(> 1 (+） * = （-.）
为了使离心力最大，尽量将雾滴甩到器壁 上，在设备关键部位叶片的安装上采用外向为 宜。外向叶片可视为带一钝角的三角形、叶片外 端的钝角朝上，钝角端点到圆形盲板水平面的垂 直高度与罩筒同高，气流由下向上通过旋流板将 液滴甩向器壁。 （-.）计算外沿处叶片间的距离 /0
图’
锐角叶片示意图
气流旋向的选择与设备结构密切相关，设计 规定气流旋向为顺时针。 以单叶片为例，说明锐角叶片和钝角叶片的 制作和安装。 （&）当叶片为锐角时，见图 ’。在近似为三 角形叶片 "$( 中，直线段 "$ 为叶片的底边，与 盲板的圆周相切于 $ 点，叶片底边 "$ 与径向线 ") 的夹角（径向角） !* ! $")；直线段 ($ 为 叶片的斜边；三角形的另一边 "( 为曲线，是叶 片以仰角"时与罩筒壁的相贯线， ( 点是叶片与
（1）
旋流叶片外径值 ’? 与罩筒内径值 ’A 相等：
’? $ ’A
式中，’? 为旋流叶片外径， <； 9B 为气体负荷， 为气体密度， =0 . <7 。 <7 . :； & ; （C）分离器筒体内径初值 ’D 取值范围
图& 钝角叶片示意图 ’D $ （151 6 15C） ’? （2）
叶片仰角"$ ! %’%(， %(点是 % 点在与盲板 同一水平面上的投影点， %(’""! 且交于 ’，故 %(’ 的距离可由 #%’%( 求得，因 %%( $ )* （罩筒 高） "$ ! %’%(， ! %%(’ $ +,-，所以 %(’ $ )* . 。 /0 " 当已知 )* 和 "时可计算求得 %(’ 值。求得 %(’ 的距离，以此就可做 "! 的平行线交图中大 圆于 % 点，则近似三角形 "%! 就是求得之叶片。 当塔设备的顶部采用旋流板除沫时，其结构 可参考图 1 和图 2 取消下封头，筒体与塔体连接 即可。 !"# 原理 夹带液沫的气体通过叶片时产生旋转运动， 在离心力的作用下将液滴甩至器壁（由于壁效应 和重力作用沿壁流）而分离。对分离液滴粒径大 于 13 $的雾沫时，除沫效率大于 ++4 。 主要技术参数：叶片仰角 225&- 6 7,-；穿孔 动能因子
结构核心部件内向与外向旋流板叶片制作、安装及气流旋向作了重点介绍。
! 结构和原理
下或另设排液口，见图 " 和图 %。 旋流板组合件是设备的关键部位，其中旋流 叶片是核心部件。 因叶片的形状与安装方法的不同，在设备结 构上又有内向旋流板与外向旋流板之分。 当叶片为锐角时，称之为内向旋流板。 当叶片为钝角时，称之为外向旋流板，见图 &。
设备主体由三部分构成：椭圆形上封头、椭 圆形下封头和筒体。出气口和进气口分别开在上 封头和下封头的顶端；旋流板组合件（盲板、叶 片和罩筒） 、受液槽和溢流（降液）管设置在筒 体内，通过结构上的措施使液体沿进气口管壁流
图"
旋流板式除沫器结构图
# 常灵光：高级工程师。"(!% 年毕业于辽宁科技大学有机合成专业。主要从事有机工艺和设备分析设计，发表论文多篇。联系
Baidu Nhomakorabea
叶片仰角"* ! (+(,， (,点是 ( 点在与盲板 同一水平面上的投影点， (,+" "$ 且交于 "$ 的 延长线上的 + 点，故 (,+ 的距离可由 #(+(, 求 得，因 ((, * -.（罩筒高） ， "* ! (+(,， ! ((,+ 。只要给出 -. 和 " 则 * /01，所以 (,+ * -. 2 34 " (,+ 是可通过计算求得的。求得 (,+ 的距离，以 此就可做 "$ 的平行线交图中大圆于 ( 点，则近 似三角形 "($ 就是求得之叶片。 （!）当叶片为钝角时，见图 5。在近似为三 角形叶片 "$( 中，直线段 "$ 为叶片的底边，与
上部开 有 # 5 (!$$ 斜 开 口，使 液 体 沿 器 壁 流， 见图 (（ A） 。 !"# 压力降 #B 按半经验式：
B#(C"7(#=. # ! ; .D - (8"7##=! E& - (C"7(# （(#）
式中，#B 为压力降， BF。
#
#"$
例题
例题 $ 已知：气体负荷 <> , ."8.)$) ; >，夹带液滴
# 设计
#"! 计算步骤 （1）给定或计算气体负荷 9:（<7 . :）及液体 负荷 >:（< . :） 万方数据 当夹带液滴量 #,51=0 . =0气 时，液体负荷 >:
7
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化工设计 =..H， （-） -H
本设计规定叶片的底边线与盲板圆相切，则 叶片径向角! ：
以 ,51=0 . =0气 计。 ， =0 . <7 及液体 （2）给定或计算气体密度 & ;
7 密度& >， =0 . <
（7）定义：将近似为三角形的旋流叶片安装 的外接圆直径（罩筒内径）称为旋流叶片外径 ’?。 设计规定按经验式计算旋流叶片外径初值 ’?
,5& ,5& ］ ’? $ ,5@［9: & ;
式中，+ 为筒体高， $； +( 为定位尺寸， $； +. 为板环区受液槽底板以 下 的 筒 体 高 度， $； +& 为气液分离空间的高度，$；+0 为受液槽底板到 液封槽底板的距离， $； +1 为调整量（ +/ " +1 ，$， （推荐弧形降液管取 +1 , !".$；推 "!".） 荐圆形降液管取 +1 , !"($） ； %& 的取值参见式 （() * )） ； %2 为溢流（降液）管底与液封槽底板 的距离，$。 气液分离空间高度 +& 与筒体内径 34 有关， 推荐 +& 的经验取值范围如下：
） * )］ 1$ (+%&’ /0 ! （ " # （2）
式中， 0 为叶片外的板环区总宽，)。 （-?）溢流口的总面积 @A
@A ! BC * DA
=
（--）
式中，@A 为溢流口的总面积， ) ； BC 为液体负 荷，)? * %；DA 为溢流管内的降液速度，) * %。 推荐经验值 DA ! .E=) * %。 （-F）每个溢流口的面积 @AG
&! @A * （ ’I）或 &! @AG * I （-? 1 =）
（--）罩筒高初值 /3 与需加增量 % 的罩筒高 43
） * )］ 5$ /3 ! （ (+%&’ $6% " # # （7）
式中， /3 为罩筒高初值，)。 为了改善气液分离效果，当要求外沿处两个 相近的叶片与罩筒相交线的水平投影相接或部分 重叠时，罩 筒 高 需 在 /3 的 基 础 上 加 一 增 量 %。 此时，外沿处（罩筒）叶片间的距离 /0 仍不改 变，只是叶片的宽度略有增加。
@AG ! @A * ’
=
（-=）
式中， /0 为外沿处（罩筒）叶片间的距离，)。 叶片间的距离 /0 （气流旋向为顺时针）见 图 ,。
式中，@AG 为每个溢流口的面积， ) ； ’ 为溢流 口的个数。 （-H）溢流管的选择和主要尺寸的确定 圆形溢流口的直径 I： 当 I"H.)) 时采用圆形溢流口为宜
,5& ,5& （ （ =0 . <7） 8 $ （9: . ",） % ;） $ 1, 6 12（ < . :）
式中，’D 为筒体内径初值，<。 （&）盲板直径初值 ’< 的取值范围 设计者先按下式的取值范围给出一初值：
,52&’?# ’<#,5C’D （7）
式中，’< 为盲板直径，<。 （@）计算穿孔面积 ", 按上述的初值 ’E、’< 计算：
） * ) 5$ 48 ! /3 5 %! （ (+%&’ $6% " # #5 % （9）
当要求外沿处两个相近的叶片与罩筒相交线 的水平投影相接时：
(+:; %! " #* ) 1 /0 1$ （9 1 -）
式中， （弧长以弧形 &为弧形溢流口的弧长， )， 溢流口宽的中点计） ； I 为弧形溢流口宽，)。 弧形溢流口的公式（ -? 1 =）中有两个未知 数— — —弧长&与开口宽 I，因此设计者首先设定 I 的尺寸时，应考虑到罩筒厚和溢流（降液）管 壁厚，需经与板环区总宽 0 值比较，使 0 大于 I 开孔和焊接溢流（降液）管有余量。 I 确定后就 可按上式求得弧长& 。 溢流管的高度 /A： 本设计规定取经验值：
,5& 8, $ 9B . ", & ;
（&）
式中， 8, 为穿孔动能因子， =0,5& . <,5& . :。 （3）核算穿孔动能因子 8, 由式（&）计算的穿孔动能因子在 8, $ 1, 6 12（ =0,5& . <,5& . :）之间为宜，最大不得超过 8, $ 。核算穿孔动能因子在此范围 1&（ =0,5& . <,5& . :） 内则认为旋流叶片外径初值 ’?、盲板直径初值 的取值 ’<、分离器筒体内径初值取值 ’D 均是合 适的；否则应重新调整旋流叶片外径 ’?、盲板 直径 ’<、分离器筒体内径 ’D 值，直到满足核算 穿孔动能因子 8, $ 1, 6 12 为宜、最大不得超过 8, $ 1&（ =0,5& . <,5& . :）的要求为止。 （+）叶片径向角!
当要求外沿处两个相近的叶片与罩筒相交线 的水平投影有部分重叠时：
(+:; %< " #* ) 1 /0 1$ （9 1 =）
由设计者根据需要确定两相交线水平投影部 分重叠的多少。 当 % ! . 时：43 ! /3 万方数据 式中，48 为罩筒高，)；% 为罩筒高增量，)。
（(） .!!#， (# !"#$! %&!!"’$
万方数据 电话： （#%)）)’’%#!%#。
’
!"#$%!&’ #()%(##*%() +#,%)(
化工设计 !005， （&） &5
图!
旋流板式除沫器叶片结构图
段 "(，则!"($ 为锐角。
"# 内向旋流板 — — —叶片外端的锐角朝上
$# 外向旋流板 — — —叶片外端的钝角朝上
图%
叶片安装示意图
.EH ］ 或 I ! ［@A * （.E27H’） .EH I ! ［@AG * .E27H］
（-? 1 -）
式中， I 为圆形溢流口的直径，)。 圆形溢流管下半部采用 D 形液封，故底端 不设液封槽。
图, 外沿处叶片间的距离（气流旋向为顺时针）
建议计算得到的 I"H.)) 采用圆形溢流管， 同时应考虑到罩筒厚和溢流管壁厚，经 I 与 0 值 的比较， 0 有较大的开口余量时方可。溢流管下 半部 应 考 虑 D 形 液 封，有 效 液 封 高 /J 取 值 ! H.))。 当 I < H.)) 时采用弧形溢流口为宜。 弧形溢流口的弧长&与开口宽 I 的选择： 若溢流量较大不能选择圆形溢流口时，应采 用弧形溢流口，弧形溢流口底部带有液封槽。有 效液封高 /J!H.))。
2 （’2 ｛ （’E I ’<） ］ ｝ （C） ", $ （ :GH ’. C） "F 2< (. ［ ’ E F ’<）
式中，", 为穿孔面积，<2 ； "为叶片仰角，叶片 仰角选择范围： "$ 225&- 6 7,-，一般选 "$ 2&-； < 为 叶 片 数，一 般 选 < $ 2C 片（ 或 选 < $ 12 片） ； (为叶片厚度，<，一般选($ ,5,,7<。 （J）计算穿孔动能因子 8,