《微米尺度網絲表面懸垂液滴的分離機理研究》是依託清華大學，由銀華強擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：微米尺度網絲表面懸垂液滴的分離機理研究
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：銀華強
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
絲網氣液分離器被廣泛用於工業領域。它是高溫氣冷堆氦淨化系統中關鍵設備之一，用於分離含氚廢水和事故工況除濕。在該領域中的套用，要求設備具有更高的可靠性和更高的分離效率。分離器效率隨著氣速的增加依次經過效率上升區、效率極值區和液泛區。在這三個階段中，氣流作用下微米尺度網絲表面懸垂液滴的分離是其中關鍵過程之一。本項目針對該過程的機理擬開展實驗研究和理論模型研究。基於接觸角滯後理論和數值分析的方法，建立懸垂液滴的分離理論模型。採用高速攝影技術，對分離過程進行觀察與分析，建立表征液滴臨界狀態的方法，研究氣流的液滴雷諾數和Bond 準則數對液滴分離過程的影響。利用實驗數據對模型進行驗證，揭示網絲表面懸垂液滴的分離機理，為分離效率研究和液泛機理研究提供進一步的理論依據。進行該過程的機理研究，對氣液分離器可靠運行和效率提高具有重要意義
結題摘要
絲網氣液分離器被廣泛用於工業領域。它是高溫氣冷堆氦淨化系統中關鍵設備之一，用於分離含氚廢水和事故工況除濕。在該領域中的套用，要求設備具有更高的可靠性和更高的分離效率。分離器效率隨著氣速的增加依次經過效率上升區、效率極值區和液泛區。本課題研究內容主要分為兩個部分，微米尺度網絲表面液滴慣性分離機理及分離效率研究和氣流作用下微米尺度網絲表面液膜行為研究。在微米尺度網絲表面液滴慣性分離機理及分離效率研究中，基於理想流體流動模型和學者Carpenter的網墊級模型，建立絲網氣水分離器分離效率計算模型，在此基礎上編制了SEP-WMME計算程式，計算結果與實驗結果吻合較好。利用SEP-WMME程式對HTR-PM氦淨化系統工程驗證試驗迴路中絲網氣水分離器進行理論分析，研究結果表明：對於絲網氣水分離器，進氣速度是一重要物理量，當進氣速度達到3.0 m/s以上時，能夠獲得較高的分離效率；絲網層數對分離效率有顯著影響，但絲網層數達到一定程度後，效率提高不明顯，需同時考慮壓力損失，選擇合適的層數；絲徑也是影響分離效率的重要參數，絲徑越小，分離效率越高。在氣流作用下微米尺度網絲表面液膜行為研究中，絲網氣水分離器中二次攜帶的發生會導致絲網氣水分離器分離效果急劇下降，進而影響除濕效率，氣流速度過大而至使依附在網絲表面的液膜破碎是產生二次攜帶的原因之一。課題研究對氣流單獨作用下單根網絲表面液膜破裂行為進行數值模擬。研究結果表明：入射氣流方向與重力方向相反時，對於固定厚度的液膜，氣流速度越大，液膜破裂所需時間越短；氣流速度不變，液膜厚度越大破裂發生的所需時間越長；氣流剪下力是導致液膜破裂的不穩定因素，液膜表面張力是抑制液膜破裂的穩定因素。
