雙鉤波形板分離器的冷態(tài)試驗研究
對雙鉤波形板分離器進行了冷態(tài)試驗研究,對不同入口速度下波形板的總分離效率、單級分離效率和壓降進行了分析,并對不同入口濕度下的總分離效率進行了研究。結(jié)果表明:在低速時,提高入口速度有助于提高分離效率,但流速超過臨界破膜速度(6m/s)后,二次攜帶現(xiàn)象明顯,導(dǎo)致分離效率降低;增加波形板入口濕度時,總分離效率呈先增后減的趨勢;波形板前三級的分離水量顯著高于后三級;入口速度對波形板壓降的影響較為明顯。試驗結(jié)果對波形板分離器的優(yōu)化設(shè)計具有一定的指導(dǎo)意義。
關(guān)鍵詞：雙鉤波形板分離器;分離效率;臨界破膜速度;出口濕度;壓降
Abstract: Cold-state experiment is performed for the corrugated-plate separator with double hook.The total separation efficiency,single-stage separation efficiency and pressure drop of the corrugated-plate under various inlet velocities are analyzed.Then the total separation efficiency under various inlet moistures are studied.The results show that the separation efficiency increases with increasing of inlet velocity when inlet velocity is low,but if inlet velocity is greater than the critical velocity(6m/s),the secondary droplets phenomenon is significant,resulting in decreasing of separation efficiency.The total separation efficiency is first increased and then decreased when the inlet moisture increases.The separation water of the first three stages of corrugated-plate is greater than the last three stages.The pressure drop increases significantly with increasing of inlet velocity.The experiment results provide a certain directive significance for the optimizing design of corrugated-plate separator.
Keywords: corrugated-plate separator with doble hook;separation efficiency;critical velocity;outlet moisture;pressure drop
影響波形板分離器分離性能的因素很多，如氣體流速、疏水鉤數(shù)目、疏水鉤間隙、波形板屈折角、波形板節(jié)距和間距等［1 ～ 3］。國內(nèi)外學(xué)者也對這些參數(shù)對分離器分離性能的影響進行了研究，李嘉等對無鉤、單鉤和雙鉤波形板在不同速度下的分離效率進行了試驗分析，并對試驗數(shù)據(jù)進行了多元線性回歸分析，得出了三種波形板中雙鉤波形板分離效果最好的結(jié)論［4，5］; 王曉墨等對一種新型波形板汽水分離器進行了性能試驗研究，分析了其分離效率和壓降，驗證了二次攜帶現(xiàn)象的存在，并獲得了相關(guān)波形板分離效率的經(jīng)驗公式［6］; 肖立春等對分別改變折邊長度、板間距、屈折角、氣流速度和入口含水量等參數(shù)對分離效率的影響進行了試驗分析，得到了該波形板分離器的最佳屈折角和板間距，并分析得出其臨界破膜速度［7］; Toshitsugu Nakao 等對帶鉤波形板內(nèi)的液滴分離特性進行了詳細的試驗研究，并采用激光多普勒測速儀對液滴的直徑分布進行了測量，發(fā)現(xiàn)粒徑在30 ～ 600μm 的水滴基本在波形板的前兩級被分離，而粒徑小于30μm 的水滴則隨氣流一同被帶出分離器［8 ～ 10］。
可見，國內(nèi)外學(xué)者對波形板分離器性能進行了大量的試驗研究，但目前為止，尚無對波形板分離器的單級分離效率進行研究。因此，針對一種雙鉤波形板分離器，在對不同入口速度和入口濕度下的總分離效率和波形板壓降進行冷態(tài)試驗研究的基礎(chǔ)上，還對改變?nèi)肟谒俣葧r波形板的每一級分離情況進行了研究。
(1) 在低速時，雙鉤波形板的總分離效率隨著入口流速的增加而增大，但超過臨界破膜速度(6m/s) 后，由于出現(xiàn)二次攜帶現(xiàn)象，分離效率隨著速度的增大反而減小。因此，設(shè)計波形板分離器時，其最大蒸汽速度不能超過臨界破膜速度，否則，會影響波形板的分離效果;
(2) 考慮到雙鉤波形板后三級的分離效率顯著低于前三級，可以把后三級的寬度沿流動方向逐漸減小，以增加蒸汽速度的方法來增大分離效率; 如果氣流經(jīng)過波形板前三級分離之后濕度已基本達到要求，可考慮取消后三級的疏水鉤，從而簡化設(shè)備;
(3) 入口速度對雙鉤波形板壓降的影響較為顯著，增大入口速度，壓降增加明顯，所以波形板的設(shè)計要充分考慮蒸汽流速對壓力損失的影響，避免壓力損失值超出合理范圍;
(4) 當(dāng)入口濕度小于10． 4% 時，波形板的總分離效率隨入口濕度的增加而增大，而當(dāng)入口濕度超過10． 4% 時則有所減小。因此在汽包內(nèi)布置波形板分離器時，其下沿位置應(yīng)高于噴濺前沿;而當(dāng)進入波形板分離器的蒸汽濕度較大時，設(shè)計時應(yīng)則注意適當(dāng)降低蒸汽的設(shè)計流速。
參考文獻：
[1]田瑞峰,莊亞平,王先元,等.波形板分離器豎直板壁水膜流動研究[J].核動力工程,2005,26(4):348-351.
[2]薛運煃,劉世勛,解官道.帶鉤波形板汽水分離器的試驗研究[J].核動力工程,1989,10(2):13-17.
[3]陳韶華,黃素逸,薛運煃,等.改進型帶鉤波形板汽水分離器研究[J].華中理工大學(xué)學(xué)報,1997,25(1):66-68.
[4]李嘉,黃素逸,王曉墨,等.波形板分離器的冷態(tài)實驗研究[J].華中科技大學(xué)學(xué)報,2008,36(1):112-114.
[5]李嘉,黃素逸,王曉墨.波形板汽-水分離器分離效率的實驗研究[J].核動力工程,2007,28(3):94-97.
[6]王曉墨,黃素逸.新型高效汽水分離器的試驗研究[J].工程熱物理學(xué)報,2005,26(增刊):97-100.
[7]肖立春,李強,丁志江,等.汽水分離器分離效率的冷態(tài)實驗研究[J].熱能動力工程,2010,25(2):177-179.
[8]Toshitsugu Nakao,Yoshinori SAITO.Droplet BehaviorAnalyses in the BWR Dryer and Separator[J].Journalof Nuclear Science and Technology,1998,35(4):286-293.
[9]Toshitsugu Nakao,Makoto NAGASE,Gore AOYAMA,et al.Development of Simplified Wave-type Vane inBWR Steam Dryer and Assessment of Vane DropletRemoval Characteristics[J].Journal of Nuclear Sci-ence and Technology,1999,36(5):424-4323.
[10]Toshitsugu Nakao,Hisashi Sooma,Terufumi Kawasa-ki.Analysis of Droplet Behavior in a Dryer withWave-Type Vanes[J].Journal of Nuclear Scienceand Technology,1993,30(12):1303-1305.
[11]李守恒,王振文.電站鍋爐汽水分離裝置的原理和設(shè)計[M].北京:水利電力出版社,1986:64-67.
