折流板除雾器力学性能研究

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常见的除雾器有丝网除雾器、旋流板除雾器、电除尘除雾器、V型折流板除雾器。在众多除雾器中,V型折流板除雾器由于分离器材料、尺寸和结构多种多样,且具有高效节能、工作稳定性好,同时能适于高气速、高液载及各种粘性液体,以及坚固耐久的结构和常规设计等特点而在过程工业中被广泛应用。折流板式除雾器的力学性能是设备能否安全、稳定、长周期运行的基础。然而,迄今为止,仍鲜有关于除雾器力学性能的研究和报导,因此,有必要开发出一种新的研究方法,进行折流板除雾器的力学性能设计及优化。本文针对工业中应用较广的折流板除雾器在使用过程中经常出现坍塌、断裂等失效,造成设备分离效率下降,影响整个生产工艺流程的问题,采用有限元分析软件ANSYS的Mechanical与CFX模块对折流板除雾器进行流固耦合数值模拟研究其力学性能。并用力学性能实验对数值模拟可靠性进行验证,模拟和实验结果之间最大相对误差12%,平均相对误差4%。数值模拟计算的最大应力与工程实际最大应力均出现在折流板约束处,证明约束处是工程实际中折流板除雾器主要失效位置。选取约束处最大应力m a x、第一弯折处最大应力m a x1、以及最大挠度w to ta l为力学性能为控制指标,研究级数、间距、折角、进口气速、约束孔径、折板高度、约束边宽、折流板厚度及长度等因素对折流板除雾器力学性能的影响。数值模拟结果表明、和随着级数、间距、进口气速和折流板长度的增加而增大,但是随着折角、折板高度、约束边宽和折板厚度的增大而均减小。约束孔径增大后、和的变化为先减小后增大。通过设计L9(34)正交表研究级数、间距、折角、进口气速等工艺参数对、和的影响规律,结果表明对的影响由强到弱依次为:折角>风速>级数>间距;对的影响由强到弱依次为:折角>级数>风速>间距;对的影响由强到弱依次为:风速>折角>间距>级数。根据正交分析确定最优的工艺条件为:折角120°、间距10mm、级数1级、风速3m/s;最优结构参数约束孔径20mm、折板高度80mm、约束边宽60mm。折流板的长度和厚度分别建议采用4m和2mm。针对两个不同系列的折流板除雾器,采用过度圆弧对对其进行结构优化,得到高效率、低压降、力学性能优良的折流板除雾器。本文采用流固耦合数值模拟对折流板除雾器的力学性能进行研究,为折流板除雾器力学性能数值模拟方法提供了借鉴,对指导折流板除雾器的力学结构分析及其工业设计有较大的意义。
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