CN109529458A - 一种新型蜂窝式波形板 - Google Patents

Abstract

本发明属于汽水分离装置技术领域，具体涉及一种新型蜂窝式波形板。该波形板包括多个依次连接的迎面和背面，迎面上采用非光滑壁面设计，设置有蜂窝结构将壁面划分成若干个锁水单元。本发明的有益效果在于：通过蜂窝结构增强了波形板的锁水与疏水功能，将有利于减小波形板阻力，并适应装置小型化的趋势要求。

Description

一种新型蜂窝式波形板

技术领域

本发明属于汽水分离装置技术领域，具体涉及一种新型蜂窝式波形板。

背景技术

气液分离装置是电力、石油化工以及环保等行业分离设备中的重要装置，用以分离夹带在蒸汽或气体中的细小液滴。波形板汽水分离器因其较高的分离效率，被广泛应用于汽水分离系统的最后一级。波纹板式分离器的工作原理是利用湿蒸汽中水滴具有较大质量和惯性的特性来实现汽水分离。当汽流携带者微小液滴在波形板构成的通道内作曲线运动，由于离心力、惯性力以及附着力的作用，水滴不能随汽流偏转而撞击波形板，并聚集下来，落到分离器底部并排出。这样，湿蒸汽在分离器内多次改变流动方向后，可使得大部分水滴凝聚下来，有效降低蒸汽湿度。

大国内核电机组常用的汽水分离装置即为带钩波形板，其结构如图1所示，该结构在高蒸汽流速下有较好的分离特性。但是，目前核电机组常用的波形板结构存在阻力较大，且不能满足装置小型化趋势要求等问题。因此，需要一种新型波形板，以进一步提高其性能，且满足小型化等使用要求。

发明内容

本发明的目的在于针对现有装置存在的问题，提供了一种具有强锁水与疏水功能，且能满足结构小型化需求的新型蜂窝式波形板。

本发明的技术方案如下：

一种新型蜂窝式波形板，包括多个依次连接的迎面和背面，迎面和背面的夹角在90°-120°之间，迎面上设置有蜂窝结构将壁面划分成若干个锁水单元。

进一步地，所述波形板采用一次成型或迎面与背面采用拼焊方式连接。

进一步地，所述迎面与背面的连接处采用倒圆角结构。

进一步地，所述蜂窝结构采用六角形的锁水单元组合而成，每个锁水单元包括四个斜边和两个竖边。

进一步地，所述锁水单元的竖边长度不超过斜边长度的1.25倍。

进一步地，所述锁水单元上开有疏水孔，疏水孔的宽度不超过斜边长度的3/4。

进一步地，所述蜂窝结构高度不超过0.6mm。

进一步地，所述蜂窝结构采用冲压成型、精加工或3D打印方式成型。

进一步地，所述波形板两层或两层以上组合使用，两层波形板之间通过定位杆来确定板间距。

进一步地，所述定位杆包括直杆和套筒，直杆穿过波形板，将波形板夹在套筒和螺母之间固定。

本发明的有益效果在于：

本发明的蜂窝式波形板采用非光滑壁面设计，通过蜂窝结构增强了波形板的锁水与疏水功能，将有利于减小波形板阻力，并适应装置小型化的趋势要求。首先，装置采用蜂窝式表面设计，增大了流动介质与波形板的接触面，非光滑的壁面更有利于小液滴的聚集；其次，每个“蜂窝”处设计有疏水孔，使得疏水流动顺畅，避免二次携带，提高波形板的分离效率；再次，多层蜂窝式波形板联合使用，且“蜂窝”布置位置可设计，依据使用负荷的不同，可进行合理化结构设计，从而适应装置小型化需求；此外，装置壁面结构发生变化，但是对流通截面影响较小，因此其阻力较小。经计算分析，该结构波形板在5.9m/s的蒸汽流速下(6MPa)，出口湿度为0.16％，其阻力仅为带钩波形板的35％。

附图说明

图1为现有技术的带钩波形板结构示意图；

图2为本发明的整体结构俯视图；

图3为图2的侧视图；

图4为图2中蜂窝结构的结构示意图；

图5为图2中定位杆结构的结构示意图；

图6为图5中直杆的结构示意图；

图7为图5中套筒的结构示意图；

图8为蜂窝结构凸起式安装方式；

图9为蜂窝结构嵌入式安装方式；

图10为蜂窝结构凹入式安装方式。

图中：1-迎面，2-背面，3-蜂窝结构，4-定位杆，5-斜边，6-竖边，7-疏水孔，8-直杆，9-套筒，10-波形板，11-弹片，12-螺母，13-外螺纹，14-套筒内凸起；图中箭头均表示介质流向。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。

本实施例提供了一种新型蜂窝式波形板，其结构如图2和图3所示，包括多个依次连接的迎面1和背面2，迎面1之前可设一段直板，以便于调整介质流向使其与迎面1的充分接触；背面2与迎面1相邻，背面2的角度一般与流动介质受结构影响改变后的流向一致，此时迎面1和背面2的夹角在90°-120°之间。由于两相流的流动较为复杂，经fluent计算分析，迎面与背面夹角在90°-120°之间的阻力偏差不大，且总阻力较小，故本实施例设计的迎面1与背面2夹角为90°，受安装空间限制的时候可自行在90°-120°之间选择角度。

波形板的迎面1与背面2均可采用冲压成型、3D打印等方式一次成型，也可采用拼焊等精加工方式连接；迎面1与背面2的连接处宜采用倒圆角结构。

如图3所示，迎面1采用非光滑壁面设计，在迎面1的面板上设置有蜂窝结构3将壁面划分成若干个锁水单元，有利于小液滴的聚集。蜂窝结构3可以采用凸起方式固定安装在迎面1上表面，可采用焊接或蜂窝结构3与面板一体一次成型，如图8所示；蜂窝结构3也可以采用嵌入式安装方式，即蜂窝结构3嵌入迎面1内，如图9所示；蜂窝结构3也可以采用凹入式安装方式，即在迎面1上设计一个用于安装蜂窝结构3的凹槽，如图10所示。

如图4所示，蜂窝结构3主要用于增强波形板的锁水功能，考虑波形板本身结构以及安装位置限制，结合数值模拟分析的液滴运动轨迹结果，蜂窝结构3宜采用等边六角形的锁水单元组合而成，每个锁水单元包括四个斜边5和两个竖边6。当介质流速较低时，可适当延长锁水单元的竖边6长度，但其竖边6长度不宜超过斜边5长度的1.25倍，蜂窝结构3高度不宜超过0.6mm。蜂窝结构3可采用冲压成型、精加工、3D打印成型等方式，可为金属、复合材料或其他材质。

如图4所示，每个锁水单元上开有疏水孔7，疏水孔7的位置依据分析介质所受惯性力以及拖曳力影响开设，注重聚集液滴的疏导，避免二次携带。从液膜厚度分布情况可以看出，在惯性力以及拖曳力的作用下，液膜基本聚集在蜂窝结构3中间偏右的位置(流向是从左到右)，另外，部分液滴受竖边漩涡回流影响，流速降低，易于形成液膜，因此，在蜂窝结构3的每个锁水单元的左、右下角开设疏水孔7，其开孔宽度不宜超过斜边5长度的3/4。

本实施例的蜂窝式波形板装置为单板结构，使用时宜两层或两层以上波形板10联合使用，构成一级汽水分离装置实现汽水分离功效。如图2所示，两层波形板10之间可通过定位杆4来确定板间距。

如图5所示，定位杆4由直杆8和套筒9组合而成，直杆5穿过波形板10的通孔，将其夹在套筒9和螺母12之间。如图6所示，直杆8上相应高度上安装弹片11并配置外螺纹13用于安装螺母12；如图7所示，套筒9内设有套筒内凸起14与直杆8上弹片11形成支撑，两者实现线密封且能够有效防止套筒9下滑，辅助螺母12与套筒9形成上、下结构将波形板10固定于其中。

本实施例的蜂窝式波形板主要针对壁面结构的改变，对流通截面影响较小，相对来说其流通阻力较小。经计算分析，该结构波形板在5.9m/s的蒸汽流速下(6MPa)，出口湿度为0.16％，其阻力仅为带钩波形板的35％

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。倘若这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种新型蜂窝式波形板，其特征在于：包括多个依次连接的迎面(1)和背面(2)，迎面(1)和背面(2)的夹角在90°-120°之间，迎面(1)上设置有蜂窝结构(3)将壁面划分成若干个锁水单元。

2.如权利要求1所述的一种新型蜂窝式波形板，其特征在于：所述波形板(10)采用一次成型或迎面(1)与背面(2)采用拼焊方式连接。

3.如权利要求1所述的一种新型蜂窝式波形板，其特征在于：所述迎面(1)与背面(2)的连接处采用倒圆角结构。

4.如权利要求1所述的一种新型蜂窝式波形板，其特征在于：所述蜂窝结构(3)采用六角形的锁水单元组合而成，每个锁水单元包括四个斜边(5)和两个竖边(6)。

5.如权利要求4所述的一种新型蜂窝式波形板，其特征在于：所述锁水单元的竖边(6)长度不超过斜边(5)长度的1.25倍。

6.如权利要求4所述的一种新型蜂窝式波形板，其特征在于：所述锁水单元上开有疏水孔(7)，疏水孔(7)的宽度不超过斜边(5)长度的3/4。

7.如权利要求4、5或6所述的一种新型蜂窝式波形板，其特征在于：所述蜂窝结构(3)高度不超过0.6mm。

8.如权利要求4、5或6所述的一种新型蜂窝式波形板，其特征在于：所述蜂窝结构(3)采用冲压成型、精加工或3D打印方式成型。

9.如权利要求4、5或6所述的一种新型蜂窝式波形板，其特征在于：所述波形板(10)两层或两层以上组合使用，两层波形板(10)之间通过定位杆(4)来确定板间距。

10.如权利要求9所述的一种新型蜂窝式波形板，其特征在于：所述定位杆(4)包括直杆(8)和套筒(9)，直杆(8)穿过波形板(10)，将波形板(10)夹在套筒(9)和螺母(12)之间固定。