CN104174188B - 一种水洞除气装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水洞除气装置,通过重力沉降、孔板除气发生器、抽真空来提高水的流速，降低水的压强，使溶解在水中的气体在低压下，由气核膨胀成气泡，并使溶解在水中的气泡快速浮出水面，实现气液分离。上下桶体通过法兰盘连接,盖板与上桶体固连，盖板上有进水管与套筒相通，套筒固定在盖板下面中间部位，一级孔板安装在套筒底部，二三级孔板固定在套筒下方,清洁管与抽真空管位于进水管两侧与上桶体相通，排放管安装在底盘上，出水管位于下桶体一侧。除气装置可大量快速地对水洞实验用水进行除气，避免实验时由于水中所含气体导致空化空蚀危害。除气装置可应用于去除石油中所含气体，以及对空调循环用水进行除气处理。

Description

一种水洞除气装置

技术领域

本发明涉及一种降低水中含气量的装置，具体地说，涉及一种水洞除气装置。属于流体除气技术领域。

背景技术

目前，用于去除石油中所含气体的除气装置有以下几种:重力式-离心式两级除气装置，强制式气泡去除器，抽真空除气装置。

现有公开的技术文献“高密度钻井液除气系统设计与模拟试验”(石油机械，2010年第10期第38卷)中针对高压气井使用的高密度钻井液受气侵后除气难度大的问题,设计了室内模拟二级除气试验台架；在文献“液压油气泡去除器研究”(机械制造，2002年第11期第40卷)中阐述了液压油中气泡对系统的危害性及传统的气泡去除方法,提出一种强制式气泡去除器,介绍其基本结构、原理、工作腔参数的确定,以及工作腔的改进。在专利CN2279200公开了一种液体气泡去除器；在文献“油液抽真空除气装置的设计及仿真计算”(机床与液压，2007年第7期第35卷)中根据亨利定律设计了一种液压油抽真空除气装置,用以提高液压油的体积弹性模量,能有效地改善液压系统的传动刚度和精度。在AMESim仿真软件平台上进行了该装置平衡压力油箱压力的仿真分析,结果表明该装置中的活塞式蓄压器能有效地起到稳定油箱压力、吸收脉动的作用。重力式-离心式两级除气装置虽然对石油除气效果较好，但对于水除气的效果并不理想，且整个系统较大，不适合用于现有水洞除气。强制式气泡去除器和抽真空除气装置虽除气机理简单，但是目前还没有相应的理论计算方法来指导结构设计，且容量太小，效率较低，也不适用于水洞除气。但由于石油粘度比水的大，上述几种除气装置并不适合于降低水中含气量。此外，这些分离器的设计局限于传统的经验、归纳总结的方法，对其分离性能也只能做出定性分析，其原因为气液两相流是复杂的多相流动，具有可变形界面和可压缩的气相，同时，由于湍流流动的复杂性，多相流动理论本身也不完善。在水洞实验中,如果水中气体含有量较高，将影响水洞实验的精确性，并将导致空化与空蚀现象的产生。由于水洞实验要求在一定温度和压强下进行，所以在一定温度下，先通过除气装置将水洞中的水进行除气，以达到降低水洞中含气量,然后再引入水洞中。

发明内容

为了避免现有技术存在的不足，本发明提出一种水洞除气装置,通过提高水的流速，降低水的压强，使溶解在水中的气体在低压下，由气核膨胀成气泡，从而使气泡的浮力增加，同时能缩短气泡浮出水面的时间，使溶解在水中的气泡快速浮出水面，实现气液分离。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:包括上桶体、下通体、盖板、套筒、法兰盘、底盘、一级孔板，二级孔板、三级孔板、进水管、出水管、抽真空管、清洁管、排放管，上桶体与下桶体通过法兰盘连接，盖板位于上桶体的上端部，盖板与上桶体通过法兰盘固连，盖板上中间部位有进水管与套筒相通，套筒位于盖板下面中间部位，套筒与盖板固连，一级孔板固定在套筒底部，清洁管与抽真空管位于盖板上进水管的两侧，且与上桶体相通，排放管安装在底盘中间部位，底盘与下桶体焊接，出水管位于下桶体侧壁下部；

所述一级孔板为圆形板，一级孔板上均布若干轴向节流孔，一级孔板直径与套筒外径相同；所述二级孔板为圆形板，二级孔板两侧对称截掉部分圆弧形成平行端，端部上焊接有挡板，二级孔板上均布若干轴向节流孔，二级孔板位于套筒与三级孔板之间；所述三级孔板为圆形板，三级孔板两侧对称截掉部分圆弧形成平行端，端部上焊接有挡板，三级孔板上均布若干轴向节流孔，三级孔板位于二级孔板的下方；一级孔板、二级孔板间的距离与二级孔板、三级孔板间的距离比为1.4。

一级孔板、二级孔板、三级孔板上的节流孔孔径相同。

一级孔板、二级孔板、三级孔板与上桶体、下桶体、套筒同轴安装。

有益效果

本发明提出的一种水洞除气装置,通过重力沉降、孔板除气发生器、抽真空来提高水的流速，降低水的压强，使溶解在水中的气体在低压下，由气核膨胀成气泡，从而使气泡的浮力增加，同时能缩短气泡浮出水面的时间，使溶解在水中的气泡快速浮出水面，实现气液分离。上下桶体通过法兰盘连接,盖板与上桶体固连，盖板上中间有进水管与套筒相通，套筒位于盖板下面中间部位与盖板固连，一级孔板固定在套筒底部，二三级孔板安装在套筒下方,清洁管与抽真空管位于进水管两侧与上桶体相通，排放管安装在底盘中间部位，出水管位于下桶体侧壁下部。

本发明除气装置可降低水洞中水的含气量，满足水洞实验要求大量快速有效地对实验用水进行除气，从而避免了水洞实验时由于水中所含气体导致不必要的空化空蚀危害。

本发明除气装置也可应用于去除石油中所含气体，以及对空调循环用水进行除气处理；除气效率比之以往的几种石油除气装置的除气效率高。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明一种水洞除气装置作进一步的详细说明。

图1为本发明水洞除气装置示意图。

图2为本发明水洞除气装置剖视图。

图3为本发明水洞除气装置的一级孔板与套筒、盖板安装示意图。

图4为本发明水洞除气装置的一级孔板与套筒、盖板的剖视图。

图5为本发明水洞除气装置的二级孔板、三级孔板示意图。

图中:

1.清洁管  2.进水管  3.抽真空管  4.盖板  5.套筒  6.一级孔板  7.上桶体8.二级孔板  9.三级孔板  10.法兰盘  11.下桶体  12.底盘  13.排放管  14.出水管

具体实施方式

本实施例是一种水洞除气装置。

参阅图1～图5,本实施例水洞除气装置由上桶体7、下通体11、盖板4、套筒5、一级孔板6、二级孔板8、三级孔板9、进水管2、出水管14、抽真空管3、清洁管1、排放管13、底盘12、法兰盘10组成。上桶体7与下桶体11通过法兰盘10固定连接，盖板4安装在上桶体7的上端部，盖板4与上桶体7通过法兰盘和螺栓固定连接，盖板4上中间部位有进水管2与上桶体7内的套筒5相通，套筒5安装在盖板4下面中间部位，套筒5与盖板4固定连接，一级孔板6固定焊接在套筒5底部，清洁管1与抽真空管3安装在盖板4上进水管2的两侧，而且与上桶体7相连通，排放管13安装在底盘12中间部位，通过排放管13将废水排出。底盘12与下桶体11固定焊接，出水管14安装在下桶体11侧壁下部,通过水泵将出水管14与水洞连接。

在上桶体7内固定安装二级孔板8和三级孔板9。一级孔板6为圆形板，一级孔板6上均布若干轴向节流孔，一级孔板6直径与套筒5外径相同。二级孔板8为圆形板，二级孔板8两侧对称截掉部分圆弧形成平行端，端部上焊接有挡板，二级孔板8上均布若干轴向节流孔，二级孔板8固定安装在套筒5与三级孔板9之间。三级孔板9为圆形板，三级孔板9两侧对称截掉部分圆弧形成平行端，端部上焊接有挡板，三级孔板9上均布若干轴向节流孔，三级孔板9固定安装在二级孔板8的下方；一级孔板6、二级孔板8、三级孔板9上的节流孔孔径相同均为3mm，空间中心距为6mm。一级孔板6、二级孔板8之间的距离与二级孔板8、三级孔板9之间的距离比为1.4。一级孔板6、二级孔板8、三级孔板9与上桶体7、下桶体11、套筒5同轴安装。

本实施例中,水洞除气装置工作时,首先打开清洁管1开关，放入自来水将除气装置内的污垢清除，并通过排放管13将废水排出。关闭清洁管1和排放管13，打开抽真空管3，先对除气装置进行抽真空，使除气装置内处于负压状态，负压大于水在该温度下的饱和蒸汽压，小于从进水管2进来的水的压强，关闭抽真空管3。设置水温在20摄氏度温度下进行除气，水在20摄氏度时饱和蒸汽压为2338.8pa,从水洞进来的水的压强在1个大气压到2个大气压之间，所以当除气装置内的绝对压强达到10000pa，即可停止抽真空；打开进水管2，将水洞中的水放入除气装置，水先通过一级孔板6进行加速，压强降低，水中溶解的气体由气核膨胀成气泡，浮力增大，且水流变细，气泡浮出水面的路径减短，增大除气效率。再通过二级孔板8和三级孔板9进一步进行除气，二级孔板8与三级孔板9分担了一级孔板6的压强差，使水通过一级孔板6后不至于发生汽化，并进一步进行除气。二级孔板8与三级孔板9的设计有利于气体快速的向上流动占据除气装置的上部分，水占据除气装置的下部分。当除气装置内的水达到设置量10吨时关闭进水管2，静置30秒时间使没有浮出水里面的气泡浮出水面，更大限度的降低水中含气量，再打开抽真空系统将除气装置上部分的气体抽去后停止抽真空。用水泵将出水管14与水洞连接起来，把除过气后的水通过出水管14放回水洞中，关闭出水管14。这部分不饱和的水从新回到水洞，由于气水平衡原因，具有很强的吸收能力，像海绵吸水一样吸收水洞中游离气体和溶解气体。

再次对除气装置进行抽真空，真空度达到同样的设定值10000pa时，停止抽真空，然后放水进入除气装置进行除气，静置30秒，再将除气装置上部分的气体抽走，最后将水放回水洞。通过不断地循环此间隙式除气，最终达到除气效果。然后,采用水中含气量测试仪器对除过气的水进行含气量的测量，检测是否符合水洞实验用水的要求。若不符合再通过除气装置对其进行除气处理，直至达到要求为止。通过仿真计算，本实施例中除气装置的除气效率高达95％以上。

Claims (3)

1.一种水洞除气装置,其特征在于:包括上桶体、下通体、盖板、套筒、法兰盘、底盘、一级孔板，二级孔板、三级孔板、进水管、出水管、抽真空管、清洁管、排放管，上桶体与下桶体通过法兰盘连接，盖板位于上桶体的上端部，盖板与上桶体连接法兰固连，盖板上中间部位有进水管与套筒相通，套筒位于盖板下面中间部位，套筒与盖板固连，一级孔板固定在套筒底部，清洁管与抽真空管位于盖板上进水管的两侧，且与上桶体相通，排放管安装在底盘中间部位，底盘与下桶体焊接，出水管位于下桶体侧壁下部；

所述一级孔板为圆形板，一级孔板上均布若干轴向节流孔，一级孔板直径与套筒外径相同；所述二级孔板为圆形板，二级孔板两侧对称截掉部分圆弧形成平行端，端部上焊接有挡板，二级孔板上均布若干轴向节流孔，二级孔板位于套筒与三级孔板之间；所述三级孔板为圆形板，三级孔板两侧对称截掉部分圆弧形成平行端，端部上焊接有挡板，三级孔板上均布若干轴向节流孔，三级孔板位于二级孔板的下方；一级孔板、二级孔板间的距离与二级孔板、三级孔板间的距离比为1.4。

2.根据权利要求1所述的水洞除气装置,其特征在于:一级孔板、二级孔板、三级孔板上的节流孔孔径相同。

3.根据权利要求1所述的水洞除气装置,其特征在于:一级孔板、二级孔板、三级孔板与上桶体、下桶体、套筒同轴安装。