絲網(wǎng)除沫器的設(shè)計(jì)計(jì)算(共16頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上儲(chǔ)氣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35的

2、液體顆粒。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<10的液體顆粒稱為霧；直徑介于101000的液體顆粒稱為沫；直徑>1000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35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、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)。其工作原理如圖所示

3、。當(dāng)帶有液體顆粒的氣體以一定速度上升通過絲網(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，使得液滴越來越大，當(dāng)聚集的液滴大到其自身產(chǎn)生的重力超過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%，氣體通過絲網(wǎng)除沫器后基本上不含霧沫。而氣體通過除沫器的壓力降卻很小，一般只有250-500。 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)型的選擇2.1.1網(wǎng)絲

4、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1000-1200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/T 216181998標(biāo)準(zhǔn)，絲網(wǎng)除沫器用氣液過濾網(wǎng)規(guī)格有：SP（標(biāo)準(zhǔn)型）、DP（高效性）、HR（高穿透型）、HP（阻尼性）型四種標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格。各規(guī)格的絲網(wǎng)特性參數(shù)如

5、下表所示。 SP氣液過濾網(wǎng) DP氣液過濾網(wǎng) HRHP氣液過濾網(wǎng)網(wǎng)型絲徑（）堆積密度()比表面積()空隙率性能特定SP標(biāo)準(zhǔn)型扁絲0.1×0.41684750.9788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0.1×0.31866260.9765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0.1×0.41343130.9875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0.080.221284030.9839可用于消除或減緩震動(dòng)的不良后果注

6、：（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)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100和150兩種規(guī)格。如氣體內(nèi)霧沫含量較低或除沫要求不高，可采用H=100的絲網(wǎng)除沫器；如其體內(nèi)霧沫含量較高且除沫要求較高，則需采用150的除沫器。為提高除沫效率，采用150厚度規(guī)格絲網(wǎng)除

7、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絲網(wǎng)的速度，操作氣速應(yīng)選取適宜。操作氣速過底，霧沫在氣體中的慣性太小，處于飄浮狀態(tài)，通過絲網(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)，使被捕集的液滴又飛濺起來，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

8、下圖所示。（1）計(jì)算液泛速度 液泛速度計(jì)算公式為： 式中：液泛速度，即造成液泛現(xiàn)象的最低氣流速度， 氣液過濾網(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)SP0.201HP0.233DP0.198HR0.222 工作溫度及壓力下，液體顆粒的密度，工作溫度及壓力下，氣體的密度，（2）計(jì)算操作氣速 求得液泛速度之后，操作氣速可用下式進(jìn)行選擇： 式中：操作氣速，操作氣速的計(jì)算過程： 濕蒸汽氣源處的壓力范圍為1.6-2.5 MPa，經(jīng)過自力式壓力調(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2.0MPa。當(dāng)氣源壓力降為到1.6 MPa時(shí)，自力式調(diào)節(jié)

9、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)的操作氣速當(dāng)儲(chǔ)氣罐內(nèi)壓力為2.0Mpa時(shí)，溫度為215。飽和蒸汽的密度為10.57，液體顆粒的密度為846.55，選用DP高效型絲網(wǎng)，的值為0.198。將以上數(shù)據(jù)代入公式可得2.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。飽和蒸汽的密度為9.

10、593，液體顆粒的密度為852.8，選用DP高效型絲網(wǎng)，的值為0.198。將以上數(shù)據(jù)代入公式可得3.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。飽和蒸汽的密度為8.522，液體顆粒的密度為857，選用DP高效型絲網(wǎng)，的值為0.198。將以上數(shù)據(jù)代入公式可得4.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。飽和蒸汽的密度為7.551，液體顆粒的密度為865，選用DP高效型絲網(wǎng)，的值為0.198。將以上數(shù)據(jù)代入公式可得5.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。飽和蒸汽的密度為6.671，液體顆粒的密

11、度為874，選用DP高效型絲網(wǎng)，的值為0.198。將以上數(shù)據(jù)代入公式可得6.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。飽和蒸汽的密度為5.63，液體顆粒的密度為882，選用DP高效型絲網(wǎng)，的值為0.198。將以上數(shù)據(jù)代入公式可得7.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。飽和蒸汽的密度為4.618，液體顆粒的密度為892.1，選用DP高效型絲網(wǎng)，的值為0.198。將以上數(shù)據(jù)代入公式可得8.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。飽和蒸汽的密度為3.671，液體顆粒的密度為902.35，選用

12、DP高效型絲網(wǎng)，的值為0.198。將以上數(shù)據(jù)代入公式可得9.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。飽和蒸汽的密度為2.679，液體顆粒的密度為917.1，選用DP高效型絲網(wǎng)，的值為0.198。將以上數(shù)據(jù)代入公式可得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。2.3.2 除沫器直徑的計(jì)算絲網(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：式中：絲網(wǎng)除沫器計(jì)算直徑， 絲網(wǎng)除沫器的氣體處理量，即每秒鐘通過絲網(wǎng)除沫器的氣體體積， 操作氣速，除沫器直徑的計(jì)算過程：（1）飽和濕蒸汽流入儲(chǔ)氣罐可能出現(xiàn)的最大體

13、積流量為（14，0.5）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，為保證操作氣速在 范圍之內(nèi)，由公式可得，最大氣體處理量時(shí)，絲網(wǎng)除沫器的直徑選擇范圍為： 計(jì)算得： 取最大直徑的絲網(wǎng)除沫器直徑為1000，根據(jù)公式可得：其能處理的最小氣量為；其能處理的最大氣量為； 則1000絲網(wǎng)除沫器所能處理氣量范圍為：（2）按設(shè)計(jì)計(jì)劃，要求絲網(wǎng)除沫器的最小氣體處理量為（0.0097，0.5） 按照公式計(jì)算的所需要的絲網(wǎng)除沫器直徑選擇范圍為： 計(jì)算得： 但根據(jù)HG/T 216181998標(biāo)準(zhǔn)，下裝式絲網(wǎng)除沫器的最小直徑為700，由公式可得，700絲網(wǎng)除沫器可以進(jìn)行有效除沫處

14、理的最小氣量和最大氣量分別為則700絲網(wǎng)除沫器所能處理氣量范圍為：（3）為考慮安裝DN1000和DN700兩種尺寸的絲網(wǎng)除沫器。2.4絲網(wǎng)除沫器除沫效果驗(yàn)算絲網(wǎng)除沫器的氣液分離效率有兩部分構(gòu)成，分別是直接攔截分離效率和慣性撞擊效率。（1）直接攔截氣體流過絲網(wǎng)結(jié)構(gòu)時(shí),如果氣體中的液滴大于絲網(wǎng)結(jié)構(gòu)的孔徑,它們將受到孔的攔截而被分離出來。若液滴直接撞擊絲網(wǎng),它們也將被攔截。直接攔截可以收集一定數(shù)量比其孔徑小的顆粒單網(wǎng)直接攔截效率計(jì)算公式為：式中： 為絲網(wǎng)孔隙率 為液體顆粒的平均直徑， ；為絲網(wǎng)絲徑，（2）慣性撞擊液滴在流動(dòng)的氣體中具有質(zhì)量和速度,所以它具有動(dòng)量。當(dāng)氣體和它所夾帶的液滴通過絲網(wǎng)時(shí),氣體

15、將選取阻力最小的通道流過,并且將順著絲網(wǎng)結(jié)構(gòu)改變方向,即流線發(fā)生偏折。因?yàn)橐旱尉哂袆?dòng)量,所以較大液滴由于慣性作用仍然向前作直線運(yùn)動(dòng),使位于氣流中心或者接近氣流中心處的液滴投向或撞擊到絲網(wǎng)上而被分離出來。在氣液分離中,慣性撞擊對(duì)粒徑大于20 m 的大液滴所起的作用是比較明顯的。當(dāng)操作氣速小于液泛速度時(shí)，單網(wǎng)慣性撞擊捕沫效率計(jì)算公式為：式中：碰撞系數(shù)， 為與和相關(guān)的參數(shù)，對(duì)應(yīng)關(guān)系見下表0.010.020.050.10.20.50.0050.000760.002940.01760.06380.2170.010.00090.003390.02080.07550.2570.020.00110.00480

16、.02550.09260.3131.210.050.001570.00590.03650.1340.441.780.10.00230.008520.05280.1990.6242.36液體顆粒的平均直徑，絲網(wǎng)絲徑， 氣體動(dòng)力粘度，操作氣速工作溫度及壓力下，液體顆粒的密度，工作溫度及壓力下，氣體的密度，（3）當(dāng)操作氣速小于液泛速度時(shí)，絲網(wǎng)除沫器總的除沫效率計(jì)算公式為：，式中： 總除沫效率，與絲網(wǎng)型式有關(guān)的系數(shù)網(wǎng)型系數(shù)SP0.16HP0.17DP0.15HR0.165絲網(wǎng)層數(shù)1000絲網(wǎng)除沫器所能處理氣量范圍與700絲網(wǎng)除沫器所能處理氣量范圍有交集，且并集。當(dāng)處理氣量 處于 范圍之內(nèi)時(shí)，濕蒸汽總能

17、以合適的操作氣速通過DN1000或DN700的絲網(wǎng)除沫器，濕蒸汽中的液滴顆?？梢员挥行V除，不必進(jìn)行效果驗(yàn)算。對(duì)最小處理氣量進(jìn)行除沫效果的驗(yàn)算，按設(shè)計(jì)計(jì)劃，絲網(wǎng)除沫器的最小氣體處理量為0.001，儲(chǔ)氣罐內(nèi)壓力為0.5Mpa，溫度為152。飽和蒸汽的密度為2.679，液體顆粒的密度為917.1， 系數(shù)取0.15，每個(gè)絲網(wǎng)除沫器絲網(wǎng)層數(shù)為45，取，取 ，蒸汽粘度取，濕蒸汽通過1000除沫器的操作氣速為0.0013，通過700除沫器的操作氣速為0.00261濕蒸汽通過通過1000除沫器的除沫效率計(jì)算過程為：（1）單網(wǎng)直接攔截效率計(jì)算 （2）單網(wǎng)慣性撞擊捕沫效率計(jì)算0.0048 （3）總效率計(jì)算 2濕

18、蒸汽通過通過700除沫器的除沫效率計(jì)算過程為：（1）單網(wǎng)直接攔截效率計(jì)算 （2）單網(wǎng)慣性撞擊捕沫效率計(jì)算0.0048 （3）總效率計(jì)算 3通過兩層絲網(wǎng)后的除沫效率為 2.4 絲網(wǎng)除沫器壓損的計(jì)算氣體通過絲網(wǎng)除沫器后的壓降損失可以通過以下公式進(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以下。式中： 壓力損失，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 1.5操作氣速，取1.584絲網(wǎng)厚度，取0.15氣體密度，取10.57絲網(wǎng)孔隙率，可參照下表進(jìn)行選取網(wǎng)型空隙率SP0.9788HP0.9839DP0.9765HR0.9832重力加速度，取9.8絲網(wǎng)絲徑， 經(jīng)過計(jì)算：150絲網(wǎng)除沫器的最大壓力損失為總壓力損失為 2.5絲網(wǎng)除沫器結(jié)構(gòu)形式的選擇絲網(wǎng)除沫