絲網(wǎng)除沫器地設(shè)計(jì)計(jì)算

1、儲(chǔ)氣一氣液分離容器的工藝計(jì)算1. 氣液分離器的選用1.1對(duì)濕飽和蒸汽進(jìn)行氣液分離的目的從氣源流入儲(chǔ)氣罐的蒸汽為濕飽和蒸汽，濕蒸汽中含有一定量的液態(tài)水顆粒，這將會(huì) 對(duì)飽和蒸汽的精確計(jì)量造成不利的影響。為提高飽和蒸汽中氣相質(zhì)量含率，改善飽和蒸汽 的計(jì)量精度，需要在儲(chǔ)氣罐中設(shè)置氣液分離裝置，濾除飽和蒸汽中的液態(tài)水顆粒。1.2不同類型氣液分離器及其適用情況目前工業(yè)當(dāng)中最常用的共有兩種類型的氣液分離設(shè)備，分別為立/臥式重力分離器和立/臥式絲網(wǎng)分離器。重力分離器通常用于液體顆粒直徑大于200 m的氣液分離，對(duì)于直徑較小的液體顆粒則分離效果較差； 而絲網(wǎng)分離器可以有效分離氣體中直徑大于 3m5m 的液體顆粒

2、。濕蒸汽中液態(tài)水顆粒直徑一般在數(shù)十至數(shù)百微米量級(jí)，若采用重力分離器則難以完全 濾除，因此宜采用絲網(wǎng)分離器對(duì)濕飽和蒸汽進(jìn)行氣液分離。1.3絲網(wǎng)除沫器的基本原理工業(yè)中一般用液體顆粒的直徑對(duì)霧、 沫、液滴進(jìn)行定義，直徑10m的液體顆粒稱為霧； 直徑介于10 Jm1000m的液體顆粒稱為沫；直徑1000m的液體顆粒稱為液滴。絲網(wǎng)分 離器能有效分離氣體中直徑大于3m5m的液體顆粒，因此又稱作絲網(wǎng)除沫器或絲網(wǎng)除 沫器。絲網(wǎng)除沫器主要構(gòu)成為一固定安裝的絲網(wǎng)組件，由絲網(wǎng)和上下支承柵條組成，具有 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、空隙率大、壓力降小、接觸表面積大、除沫效率高、安裝操作維修方 便、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。其工作原理如圖

3、所示。耕一當(dāng)帶有液體顆粒的氣體以一定速度上升通過(guò)絲網(wǎng)時(shí)，由于霧沫上升的慣性作用，霧沫 與絲網(wǎng)細(xì)絲相碰撞而被附著在細(xì)絲表面上。細(xì)絲表面上霧沫的擴(kuò)散、霧沫的重力沉降，使 霧沫形成較大的液滴并沿著細(xì)絲流至網(wǎng)絲的交接點(diǎn)處。細(xì)絲的可潤(rùn)濕性、液體的表面張力 及細(xì)絲的毛細(xì)管作用，使得液滴越來(lái)越大，當(dāng)聚集的液滴大到其自身產(chǎn)生的重力超過(guò)氣體 的上升力與液體表面張力的合力時(shí)，液滴就會(huì)脫離細(xì)絲而下落至容器底部。絲網(wǎng)除沫器對(duì)氣體中霧沫顆粒的捕集效率達(dá) 98%-99.8%氣體通過(guò)絲網(wǎng)除沫器后基本上 不含霧沫。而氣體通過(guò)除沫器的壓力降卻很小，一般只有250-500 Pa。2. 絲網(wǎng)除沫器的工藝設(shè)計(jì)2.1絲網(wǎng)除沫器材質(zhì)及網(wǎng)

4、型的選擇2.1.1網(wǎng)絲材質(zhì)的選擇絲網(wǎng)材料可采用各種不同的金屬或非金屬材料，常用的有不銹鋼、蒙乃爾合金、鎳及 鎳合金、銅、鋁、碳鋼、鉭、工程所料（聚氯乙烯、聚乙烯）等。其中304不銹鋼是一種應(yīng)用最廣泛的不銹鋼材料。它具有成本低、耐高溫（可耐受 1000 C-1200 C的高溫）、耐銹蝕性好的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)對(duì)堿溶液及大部分有機(jī)酸和無(wú)機(jī)酸也 具有良好的耐腐蝕能力，非常適宜濕飽和蒸汽環(huán)境下使用。因此，選用304不銹鋼作為濕飽和蒸汽絲網(wǎng)除沫器的絲網(wǎng)材料2.1.2網(wǎng)絲網(wǎng)型的選擇根據(jù)HG/T216181998標(biāo)準(zhǔn)，絲網(wǎng)除沫器用氣液過(guò)濾網(wǎng)規(guī)格有：SP（標(biāo)準(zhǔn)型）、DP（高 效性）、HR （高穿透型）、HP （阻尼性

5、）型四種標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格。各規(guī)格的絲網(wǎng)特性參數(shù)如下表所 示。SP氣液過(guò)濾網(wǎng)DP氣液過(guò)濾網(wǎng)HRHP氣液過(guò)濾網(wǎng)網(wǎng)型絲徑（mm）堆積密度3 (Kg / m )比表面積/2/3、(m / m )空隙率性能特定SP標(biāo)準(zhǔn)型扁絲0.1 X 0.41684750.9788性能介于DP型 和HR型之間。每100mm厚的網(wǎng)墊為25層絲網(wǎng)圓絲0.23320DP高效性扁絲0.1 X 0.31866260.9765除霧效果最好， 但壓損較大.每100mm厚的網(wǎng)墊為32層絲網(wǎng)圓絲0.19484HR高穿透型扁絲0.1 X 0.41343130.9875壓損最小。每100mm厚的網(wǎng)墊為20層絲網(wǎng)圓絲0.23217HP阻尼性圓絲0.0

6、8 0.221284030.9839可用于消除或減緩震動(dòng)的不良后果注：（1）表中數(shù)據(jù)均為304不銹鋼材質(zhì)金屬絲網(wǎng)性能參數(shù)（2）堆積密度：除沫器網(wǎng)塊的質(zhì)量與其所占空間體積的比值比表面積：多孔固體物質(zhì)單位質(zhì)量所具有的內(nèi)表面積與外表面積之和空隙率：散粒材料的堆積體積中，顆粒之間的空隙體積占堆積體積的百分率對(duì)濕飽和蒸汽進(jìn)行除霧，沒(méi)有對(duì)壓力損失的嚴(yán)格要求，為盡量將飽和蒸汽中的液體顆 粒濾除干凈，選用DP高效型過(guò)濾網(wǎng)，使用圓形網(wǎng)絲。2.1.3絲網(wǎng)除沫器網(wǎng)塊厚度絲網(wǎng)除沫器網(wǎng)塊的網(wǎng)層厚度分為 100mm和150mm兩種規(guī)格。如氣體內(nèi)霧沫含量較低 或除沫要求不高，可采用H=100mm的絲網(wǎng)除沫器；如其體內(nèi)霧沫含

7、量較高且除沫要求較高， 則需采用150mm的除沫器。為提高除沫效率，采用150 mm厚度規(guī)格絲網(wǎng)除沫器2.2絲網(wǎng)除沫器安裝形式的選擇絲網(wǎng)除沫器分上裝式和下裝式。當(dāng)人孔位于絲網(wǎng)除沫器的上方時(shí)， 選用上裝式絲網(wǎng)除 沫器；當(dāng)人孔位于絲網(wǎng)除沫器的下方時(shí)，則選用下裝式絲網(wǎng)除沫器。根據(jù)儲(chǔ)氣容器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，絲網(wǎng)除沫器應(yīng)安裝于人孔上方，因此采用下裝式安裝結(jié)構(gòu)。2.3絲網(wǎng)除沫器尺寸的計(jì)算2.3.1操作氣速的計(jì)算操作氣速即氣體通過(guò)絲網(wǎng)的速度，操作氣速應(yīng)選取適宜。操作氣速過(guò)底，霧沫在氣體 中的慣性太小，處于飄浮狀態(tài)，通過(guò)絲網(wǎng)層時(shí)霧沫在絲網(wǎng)中飄浮而不能除凈；操作氣速太 高，聚集的液滴不易從絲網(wǎng)中下落，液體充滿絲網(wǎng)，使

8、被捕集的液滴又飛濺起來(lái)，又被氣 體夾帶走，造成液泛現(xiàn)象，從而降低除沫效率。操作氣速與除沫效率的關(guān)系如下圖所示。除沫效率m/s)(1)計(jì)算液泛速度液泛速度計(jì)算公式為:式中：Vf 液泛速度，即造成液泛現(xiàn)象的最低氣流速度，m/sK氣液過(guò)濾網(wǎng)常數(shù)，與絲網(wǎng)網(wǎng)型有關(guān)，可參考下表進(jìn)行選取網(wǎng)型常數(shù)KSP0.201HP0.233DP0.198HR0.222匚一工作溫度及壓力下，液體顆粒的密度，Kg/m3:?g 工作溫度及壓力下，氣體的密度，Kg/m3(2)計(jì)算操作氣速 文案大全求得液泛速度Vf之后，操作氣速可用下式進(jìn)行選擇:Vg =(0.21.0)Vf式中：Vg 操作氣速，m/s操作氣速的計(jì)算過(guò)程:濕蒸汽氣源處

9、的壓力范圍為1.6-2.5 MPa經(jīng)過(guò)自力式壓力調(diào)節(jié)閥后流入儲(chǔ)氣罐。當(dāng)氣源壓力可以達(dá)到2.5 MPa時(shí)，自力式調(diào)節(jié)閥的閥后壓力可以穩(wěn)定在 0.5至2.0MP&當(dāng)氣源壓力降為到1.6 MPa時(shí)，自力式調(diào)節(jié)閥的閥后壓力可以穩(wěn)定在 0.5至1.3MPa儲(chǔ)氣罐的壓力 損失很小，因此自力式壓力調(diào)節(jié)閥的閥后壓力即可認(rèn)為是飽和蒸汽流入儲(chǔ)氣罐時(shí)的壓力。則流入儲(chǔ)氣罐中飽和濕蒸汽的壓力最高為 2.0Mpa,最低為0.5Mpa。濕飽和蒸汽中液體和氣體的密度值與壓力值是一一對(duì)應(yīng)的，因此需要分各壓力情況計(jì)算液泛速度，然后取其交集1.壓力為2.0Mpa時(shí)的操作氣速訂為10.57 Kg /m3，液體將以上數(shù)據(jù)代入公式可當(dāng)儲(chǔ)

10、氣罐內(nèi)壓力為2.0Mpa時(shí)，溫度為215 C。飽和蒸汽的密度顆粒的密度為846.55 Kg/m3，選用DP高效型絲網(wǎng)，K的值為0.198Vf 二 K：-：-0.1986珈.55 -10.57 /10.57Vg =(0.2 1.0)Vf =(0.2 1.0) 1.76 =0.352m/s 1.76m/s2.壓力為1.8Mpa時(shí)的操作氣速當(dāng)儲(chǔ)氣罐內(nèi)壓力為1.8Mpa時(shí)，溫度為210 C。飽和蒸汽的密度;?g 為9.593 Kg /m3，液體顆粒的密度為852.8 Kg/m3，選用DP高效型絲網(wǎng)，K的值為0.198。將以上數(shù)據(jù)代入公式可Vf =K = 0.198 852-9.593 =1.86m/s

11、:g9.593Vg =(0.2 1.0)Vf =(0.2 1.0) 1.86 =0.372m/s 1.86m/s3.壓力為1.6Mpa時(shí)的操作氣速當(dāng)儲(chǔ)氣罐內(nèi)壓力為1.6Mpa時(shí)，溫度為204 C。飽和蒸汽的密度訂為8.522 Kg /m3，液體顆粒的密度為857 Kg / m3，選用DF高效型絲網(wǎng)，K的值為0.198。將以上數(shù)據(jù)代入公式可得Vf= 0.198857 - 8.5228.522=1.98m /sVg =(0.21.0)Vf = (0.2 1.0) 1.98 =0.396m/s 1.98m/s4.壓力為1.4Mpa時(shí)的操作氣速當(dāng)儲(chǔ)氣罐內(nèi)壓力為1.4Mpa時(shí)，溫度為198 C。飽和蒸汽

12、的密度為7.551 Kg/m3，液體 顆粒的密度為865 Kg / m3，選用DR高效型絲網(wǎng)，K的值為0.198。將以上數(shù)據(jù)代入公式可得Vf =Kg =0.198 865 7.55_2.11m/s?gV 7.551Vg =(0.21.0)Vf =(0.21.0) 2.11 =0.422m/s 2.11m/s5.壓力為1.2Mpa時(shí)的操作氣速當(dāng)儲(chǔ)氣罐內(nèi)壓力為1.2Mpa時(shí)，溫度為192 C。飽和蒸汽的密度訂為6.671 Kg/m3，液體 顆粒的密度為874 Kg / m3，選用DR高效型絲網(wǎng)，K的值為0.198。將以上數(shù)據(jù)代入公式可得(Pl - Pg)874 -6.671Vf =0.198、=2

13、.26m/s?g、6.671Vg =(0.21.0)Vf =(0.21.0) 2.26 =0.452m/s 2.26m/s6.壓力為1.0Mpa時(shí)的操作氣速當(dāng)儲(chǔ)氣罐內(nèi)壓力為1.0Mpa時(shí)，溫度為184 C。飽和蒸汽的密度 J為5.63 Kg/m3，液體顆粒的密度為882 Kg / m3，選用DR高效型絲網(wǎng)，K的值為0.198。將以上數(shù)據(jù)代入公式可得Vf-0.198882二 5.635.63=2.47 m/sVg =(0.21.0)Vf =(0.21.0) 2.47 =0.494m/s 2.47m/s7.壓力為0.8Mpa時(shí)的操作氣速當(dāng)儲(chǔ)氣罐內(nèi)壓力為0.8Mpa時(shí)，溫度為175 C。飽和蒸汽的密

14、度為4.618 Kg/m3，液體顆粒的密度為892.1 Kg/m3，選用DR高效型絲網(wǎng)，K的值為0.198。將以上數(shù)據(jù)代入公式可Vf *4.618= 0.198 892-4618=2.74m/sg1Vg =(0.21.0)Vf =(0.21.0) 2.74 = 0.548m/s 2.74m/s8.壓力為0.6Mpa時(shí)的操作氣速當(dāng)儲(chǔ)氣罐內(nèi)壓力為0.6Mpa時(shí)，溫度為165 C。飽和蒸汽的密度6 為3.671 Kg/m3，液體顆粒的密度為902.35 Kg/m3，選用DP高效型絲網(wǎng)，K的值為0.198將以上數(shù)據(jù)代入公式可Ug =0.198 902.35 3.671 =3.1m/s 訂3.671Vg

15、 =(0.2 1.0)Vf =(0.2 1.0) 3.1 = 0.62m/s 3.1m/s9.壓力為0.5Mpa時(shí)的操作氣速當(dāng)儲(chǔ)氣罐內(nèi)壓力為0.5Mpa時(shí)，溫度為152 C。飽和蒸汽的密度36 為 2.679 Kg/m，液體顆粒的密度為917.1 Kg/m3，選用DP高效型絲網(wǎng)，K的值為0.198。將以上數(shù)據(jù)代入公式可Vf 二K2198,917.1 二2.679,3.66m/s2.679Vg =(0.21.0)Vf =(0.21.0) 3.66 =0.732m/s 3.66m/s取以上各操作氣速區(qū)間的交集，即絲網(wǎng)除沫器的操作氣速范圍為0.732m/s1.76m/s。2.3.2除沫器直徑的計(jì)算絲

16、網(wǎng)除沫器直徑的計(jì)算，由所需的氣體處理量和操作氣速有關(guān)。圓形的絲網(wǎng)除沫器，其直徑由以下公式計(jì)算確定:4QD 二二 Vgm3 / s式中：D 絲網(wǎng)除沫器計(jì)算直徑，mQ絲網(wǎng)除沫器的氣體處理量，即每秒鐘通過(guò)絲網(wǎng)除沫器的氣體體積,Vg 操作氣速，m/s除沫器直徑的計(jì)算過(guò)程:(1) 飽和濕蒸汽流入儲(chǔ)氣罐可能出現(xiàn)的最大體積流量為14000Kg /h2.679 Kg/m 333= 5225.83m /h=1.45m /s (14t/h, 0.5 Mpa )真實(shí)情況下的最大氣量可能會(huì)略小于這個(gè)數(shù)值。假設(shè)絲網(wǎng)除沫器最大氣體處理量為1.45 m3/s，為保證操作氣速在0.732m/s 1.76m/s范圍之內(nèi)，由公式

17、D二 4Q 可得，最大氣體處理量時(shí)，絲網(wǎng)除沫器的直徑選擇范圍為: 忙Vg4 1.45 m ： D ： . 1.45 m 計(jì)算得：1024mm： D K =0.0048 6.2 103 10(3) 總效率計(jì)算E =1 -1 -C( rJn=1 -1 -0.15 (0.00086 3 10 )45= 0.362 濕蒸汽通過(guò)通過(guò)700 mm除沫器的除沫效率計(jì)算過(guò)程為:(1)單網(wǎng)直接攔截效率計(jì)算=1 - ； -1-0.9765=0.0235dR0.026Dw1 12(1 R)l n( 1 R)(1 R) 2Ku1 亠 R2 (-2R(2) 單網(wǎng)慣性撞擊捕沫效率計(jì)算d2 PlV(5x10()2 x 91

18、7.1 x 0.0026K53 =12.4 1018%Dw 18 1.41 10出 0.19 10J門-0.0048I =心K -0.0048 12.4 10 =6 10*(3) 總效率計(jì)算E =1 -1 -C( r Jn=1 -1 -0.15 (0.00086 6 10-6)45= 0.363 通過(guò)兩層絲網(wǎng)后的除沫效率為0.36 0.36 (1-0.36)0.592.4絲網(wǎng)除沫器壓損的計(jì)算R4 R5 才亍00086氣體通過(guò)絲網(wǎng)除沫器后的壓降損失可以通過(guò)以下公式進(jìn)行計(jì)算，一般要求絲網(wǎng)除沫器的的壓降損失控制在250-500 Pa以下2fVg Hg(1 - ；)GcDw9.81式中： p 壓力損失

19、，Paf 絲網(wǎng)對(duì)氣體的摩擦系數(shù)，對(duì)于金屬絲網(wǎng)，一般可以取1.5Vg 操作氣速，取1.584 m/sH 絲網(wǎng)厚度，取0.15 m訂一氣體密度，取10.57 Kg /m3；絲網(wǎng)孔隙率，可參照下表進(jìn)行選取網(wǎng)型空隙率呂SP0.9788HP0.9839DP0.9765HR0.9832Gc 重力加速度，取9.8 m/s2Dw 絲網(wǎng)絲徑，0.19 10J m經(jīng)過(guò)計(jì)算：150mm絲網(wǎng)除沫器的最大壓力損失為2&23fVgHPg(1硏1.5(1.584m/s)2 漢 0.15m0.57Kg/m3 漢(1 0.9765)“。廠-P9.8123628PaGcDw9.8m/s2x0.19x10，總壓力損失為 628 2 =1256Pa =1.26Kpa2.5絲網(wǎng)除沫器結(jié)構(gòu)形式的選擇絲網(wǎng)除沫器的結(jié)構(gòu)有兩種，分別為盤形結(jié)構(gòu)