造水系统丝网分离器二次携带数值研究

• 作 者: 黄亚军
• 机 构: 哈尔滨工程大学
• 出 处: 哈尔滨工程大学
• 发表日期: 2013年期
• 关键词: 造水系统 丝网分离器 二次携带 数值模拟

丝网分离器是保证造水系统造水指标的关键设备,而二次携带的发生会直接导致丝网分离器汽水分离性能急剧恶化,进而严重威胁造水水质。尽管长期以来以实验为主要方式的研究,在二次携带对丝网分离器整体分离性能的影响上取得了一定成果;但是,由于二次携带问题的复杂性,对其产生的具体机理仍不够清楚,仍然缺乏足够深入而细致的研究分析。　　本次研究,利用流体力学计算软件FLUENT中的VOF模型,借鉴已有广泛研究的液滴撞击板面和汽流中液滴变形的建模方式,经过适当的合理简化,建立了二维水滴撞击不同性质网丝面的数学模型,分别从汽流条件下单个水滴撞击干燥网丝面和湿润网丝面水膜这两个方面,分析了水滴直径、水滴初速、入射角、接触角、网丝直径、蒸汽流以及水膜厚度影响二次携带的方式和机理。同时,为了检验单个水滴撞击湿润网丝面中水膜厚度选取的合理性,对网丝面水膜的稳定性进行了简要研究和分析。　　数值计算的结果表明:在高速蒸汽流条件下,网丝面微米级别的稀薄水膜因汽流扰动破碎而导致二次携带的临界汽速,远大于水滴各种形式的撞击而飞溅的临界速度;水滴撞击干燥网丝和湿润网丝飞溅生成二次小水滴是丝网分离器内二次携带产生的重要方式;相较于水滴撞击干燥网丝,水滴撞击湿润网丝的飞溅临界速度要普遍偏小;各撞击参数主要以飞溅开始时间、飞溅临界速度、二次小水滴个数及其最大直径等方式来影响二次携带。　　此外,由于计算模型的简化和计算条件的设置与真实情况有一定差距,计算所得水滴飞溅临界速度稍大于实际丝网汽水分离器的最大允许汽速。因此,如何更合理的建立数学模型和设置计算条件,以便更精确地模拟丝网分离器的实际工作状态还需要进一步优化和改进。