CN112129665A - 可拆卸汽水分离器试验段及汽水分离性能测试循环系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可拆卸汽水分离器试验段及汽水分离性能测试循环系统，主要包括试验测试段部分以及管路系统部分。进口部分垂直安装，泵将水抽入喷针部分，通过调节泵的转速、压力完成液滴粒径的确定，风机将空气注入并与液滴混合形成汽水混合物，随后进入分离器试验段完成分离，汽水混合物的流速通过旋叶式风速器确定分离器内部液模膜形成及液滴运动轨迹由多普勒红外测速仪确定，被汽水分离器俘获的液滴附着在壁面上并由于重力的作用流下，排入水槽中。由于该段系统能避免水资源的浪费。所有瞬态数据均导入服务器及数据采集系统分析。本发明解决了传统汽水分离性能测试系统测试误差大以及分离测试段置换不便等难以克服的问题。

Description

可拆卸汽水分离器试验段及汽水分离性能测试循环系统

技术领域

本发明属于汽水分离器技术领域，涉及一种可拆卸汽水分离器试验段及可拆卸汽水分离性能测试循环系统。

背景技术

汽水分离器广泛应用于核电、火电、海水淡化、医疗等领域，其性能的测试对分离器结构的优化尤为重要。

传统的波形板汽水分离器性能测试系统如图1所示，一方面喷针与风机对流容易导致液滴大幅度附着在管壁上，从而导致管壁积水，其次，从水槽试验段分离出来的液滴由于无回流系统，因此无法对液滴进行二次采集测量，再次，分离器内部的粒子运动行为及液模运动行为无法实时监测。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种可拆卸汽水分离器试验段及可拆卸汽水分离性能测试循环系统，巧妙的克服了背景技术中的一系列缺点，达到了节能、环保、测试功能多元化的优点。

本发明提供的一种可拆卸汽水分离器试验段，包括中空金属法兰、汽水分离器、汽水分离器固定结构、滑动舱门、有机玻璃顶盖、壳体；所述壳体一面设置有所述滑动舱门，顶部设置有有机玻璃顶盖；所述汽水分离器固定平台设置在所述壳体底部，所述汽水分离器设置在所述汽水分离器固定结构上；所述壳体两壁面上对称设置有与所述汽水分离器连通的中空金属法兰。

本发明提供的一种可拆卸汽水分离性能测试循环系统，包括旋叶式风速计、高速粒子摄像仪、喷针、风机、漏斗形疏水管道、服务器、汽水分离器试验段、电子压差计、第一集水槽、电子秤、阀门、电磁流量计、第二集水槽、数据采集仪、高压泵、第三集水槽；所述系统由进风管、汽水分离器试验段(9)、测风段、连接管和出风管组成，所述进风管、汽水分离器试验段、测风段、连接管和出风管均水平设置并依次连接在一起；所述进风管进口端与所述第二集水槽连通，所述出风管出口端与所述第三集水槽连通；所述进风管进口端端部管壁上设置有所述风机，所述进风管内腔中部设置有喷针；所述第二集水槽通过喷水管道与所述喷针连通，所述喷水管道上依次设置有高压泵、电磁流量计和阀门；所述汽水分离器试验段通过所述漏斗形疏水管道与所述第一集水槽连通，所述第一集水槽设置在所述电子秤上；所述汽水分离器试验段进风口和出封口均设置有所述电子压差计，所述汽水分离器试验段设置有所述高速粒子摄像仪，所述高速粒子摄像仪与所述服务器连接通信；所述数据采集仪分别与所述旋叶式风速计、电子压差计、电子秤、服务器连接通信。

相对于现有技术，本发明的有益效果是：能有效阻止液滴的外泄而导致无法准确测量汽水分离器分离效率，且内部能置换类似结构的汽水分离器，实现液膜运动状态监测、分离效率监测以及压差监测一体化。

附图说明

图1为传统汽水分离性能测试循环系统结构示意图；

图2为本发明实施例的可拆卸汽水分离器试验段结构示意图；

图3为本发明实施例的可拆卸汽水分离性能测试循环系统结构示意图。

具体实施方式

为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

请见图2，本发明提供的一种可拆卸汽水分离器试验段，包括中空金属法兰901、汽水分离器902、汽水分离器固定结构903、滑动舱门905、有机玻璃顶盖907、壳体；壳体一面设置有滑动舱门905，顶部设置有有机玻璃顶盖907；汽水分离器固定平台903设置在壳体底部，汽水分离器902设置在汽水分离器固定结构903上；壳体两壁面上对称设置有与汽水分离器902连通的中空金属法兰901。汽水分离器固定结构903底部设置有漏斗形疏水管道，漏斗形疏水管道表面设置有疏水涂层906。壳体内壁上设置有疏水栅904，疏水栅904是由多有机玻璃制成的网状结构，既能防止空气流道变化，又能采集液滴，用于保证气体主要从管道流出，且便于收集液滴。

请见图2和图3，本发明提供的一种可拆卸汽水分离性能测试循环系统，包括旋叶式风速计1、高速粒子摄像仪2、喷针3、导流板4、风机5、调频器6、漏斗形疏水管道7、服务器8、汽水分离器试验段9、电子压差计10、第一集水槽11、电子秤12、阀门13、电磁流量计14、第二集水槽15、数据采集仪16、压力表17、高压泵19、第三集水槽20、稳压器21；系统由进风管、汽水分离器试验段9、测风段、连接管和出风管组成，进风管、汽水分离器试验段9、测风段、连接管和出风管均水平设置并依次连接在一起；进风管进口端与第二集水槽15连通，出风管出口端与第三集水槽20连通；进风管进口端端部管壁上设置有风机5，进风管内腔中部设置有喷针3；第二集水槽15通过喷水管道与喷针3连通，喷水管道上依次设置有高压泵19、电磁流量计14和阀门13；汽水分离器试验段9通过漏斗形疏水管道7与第一集水槽11连通，第一集水槽11设置在电子秤12上；汽水分离器试验段9进风口和出封口均设置有电子压差计10，汽水分离器试验段9设置有高速粒子摄像仪2，高速粒子摄像仪2与服务器8连接通信；数据采集仪16分别与旋叶式风速计1、电子压差计10、电子秤12、服务器8连接通信。

本实施例的进风管底部内腔中设置有导流板4，位于风机5出风口处；喷水管道上设置有稳压器21，用于调节水压；喷水管道上设置有压力表17；风机5配置有调频器6，用于控制风机5的转速来控制气体流速。

本实施例的进风管、汽水分离器试验段9、测风段、连接管和出风管连接处均设置有密封圈。

本实施例的调频器6与风机5相连且垂直放置，调频器6主要通过控制风机5的转速来控制气体流速。喷针3置于进风管中央，喷射液滴与空气混合，汽水混合物进入汽水分离器试验段9，最后通过旋叶式风速计1测量气体流速，分离下来的液滴由于重力的作用下流到集水槽11，沉积在出风管出口部分的多余积水可通过管道流入集水槽20。

本实施例的水流通过管道流入高压泵19，压力通过稳压器21调节，可从压力表17读取示数，流经电磁流量计14，流量由阀门13控制。流体最终流入进风管，由喷针3喷出。旋叶式风速计1将空气流速传入数据采集仪16中；汽水分离器试验段9分离下流的液滴由于重力的作用下流至第二集水槽15。

本实施例的高速粒子摄像仪2为Doppler高速粒子摄像仪，用于将汽水分离器试验段9内部水膜形成情况及液滴运动情况动态数据传入服务器8中；电子压差计10将前后压差变化情况传入数据采集仪16中；分离下来的液滴由于重力的作用流入第一集水槽11，第一集水槽11内水重力变化通过电子秤12导入数据采集仪16中，数据采集仪16将数据导入服务器8中处理。

本实施例可通过打开汽水分离器试验段9滑动舱门905进行波形板的拆卸和替换。方形汽水分离器试验段9由几部分组成：中空金属法兰901，用于固定有机玻璃和进气；汽水分离器902，由若干用有机玻璃制成的波形板组成，便于测试系统监测液膜及液滴运动情况，便于做汽水分离；汽水分离器固定结构903，既能阻止气体逃逸，又能达到疏水的及固定波形板的作用；疏水栅904，方便保证气体主要从管道流出，且便于收集液滴；滑动舱门905，一侧有拉手，方便取出汽水分离器装置；漏斗形疏水管道7表面有疏水涂层906，便于水流的流出，以减小误差；有机玻璃顶盖907，方便构成试验段并监测内部波形板水膜及液滴情况，方形试验段外连水槽，通过漏斗型疏水管收集下流的液滴。汽水分离器试验段9左侧放置一台Doppler高速粒子摄像仪2，以便于监测内部液膜分布情况以及液滴运动情况。汽水分离器试验段9后方安置旋叶式风速计1，以便准确测量空气流速。汽水分离器试验段9两端固定在管道中间，管道之间隔着橡胶，用法兰加紧，以保证良好的气密性。汽水分离器试验段9下部连往第一集水槽11，第一集水槽11水平放置，内部有刻度能读取水位变化，第一集水槽11下方有电子秤12，方便监测集水质量变化；波形板前后安置电子压差计10，以检测波形板运行过程中前后的压差。空气流速、集水槽液滴质量以及波形板前后压差的实时监测数据均通过数据采集仪18处理并导入服务器8分析。在波形板前段，连接喷针3的输流管道流量可通过阀门13调节，为了保证喷针3的液滴能充分与波形板试验段接触，可加大风机5内空气流速。

该系统内流体流动方向主要包括：空气从风机5出来(其风速可通过调频器6调节并通过旋叶式分离器测量)，流经导流板4到达喷针3处，与喷针3内部的液滴混合，进入汽水分离器试验段9，将多余的液滴分离，干燥后流经旋叶式测速仪，并通过304不锈钢管从出口流出，多余的液滴回流到循环水箱中。

本发明的实施的工作流程为：

1.将循环水箱的水充满，通过刻度记录下此时水箱的水量，通过电子秤测量集水槽的质量W₀。

2.通过稳压器调节喷嘴部分水压使其达到预定值。

3.打开风机，调整风机的风速，使其达到预定值，通过压差计测量前后压力差P，通过旋叶式风速器测量风速，测得干燥空气下的压降。

4.打开水泵，调整节流阀到额定流量Q后开始计时，记下回流水箱的刻度h₁，测出含水时波形板的压降。

5.关闭水泵，测量记录时间t。

6.关闭风机，打开疏水阀门，待水流干，测量疏水槽W₁，回流水箱刻度h₂

7.根据公式(1)，(2)计算分离器的分离效率η。

W_r＝ρ(h₂-h₁)A。 (2)

式中，ρ为水的密度，A为集水水箱横截面积。

最后，改变流速以及湿度工况，重新开展试验。该试验台的优势在于考虑了散布在管道部分多余的液滴，增加了测量分离效率的准确性，且保证了实验台的可拆卸性，从而降低了不必要的结构。

尽管本说明书较多地使用了旋叶式风速计1、高速粒子摄像仪2、喷针3、导流板4、风机5、调频器6、漏斗形疏水管道7、服务器8、汽水分离器试验段9、金属法兰901、汽水分离器902、汽水分离器固定结构903、疏水栅904、滑动舱门905、疏水涂层906、有机玻璃顶盖907、壳体、电子压差计10、第一集水槽11、电子秤12、阀门13、电磁流量计14、第二集水槽15、数据采集仪16、压力表17、高压泵19、第三集水槽20、稳压器21等术语，但并不排除使用其他术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便的描述本发明的本质，把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

应当理解的是，除非另有明确的规定和限定，本说明书中采用的术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。“第一”“第二”“第三”“第四”不代表任何的序列关系，仅是为了方便描述进行的区分。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

应当理解的是，上述针对较佳实施例的描述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围情况下，还可以做出替换或变形，均落入本发明的保护范围之内，本发明的请求保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种可拆卸汽水分离器试验段，其特征在于：包括中空金属法兰(901)、汽水分离器(902)、汽水分离器固定结构(903)、滑动舱门(905)、有机玻璃顶盖(907)、壳体；

所述壳体一面设置有所述滑动舱门(905)，顶部设置有有机玻璃顶盖(907)；所述汽水分离器固定平台(903)设置在所述壳体底部，所述汽水分离器(902)设置在所述汽水分离器固定结构(903)上；所述壳体两壁面上对称设置有与所述汽水分离器(902)连通的中空金属法兰(901)。

2.根据权利要求1所述的可拆卸汽水分离器试验段，其特征在于：所述汽水分离器固定结构(903)底部设置有漏斗形疏水管道，所述漏斗形疏水管道表面设置有疏水涂层(906)。

3.根据权利要求1所述的可拆卸汽水分离器试验段，其特征在于：所述壳体内壁上设置有疏水栅(904)，疏水栅是由多有机玻璃制成的网状结构，用于保证气体主要从管道流出，且便于收集液滴。

4.一种可拆卸汽水分离性能测试循环系统，其特征在于：包括旋叶式风速计(1)、高速粒子摄像仪(2)、喷针(3)、风机(5)、漏斗形疏水管道(7)、服务器(8)、汽水分离器试验段(9)、电子压差计(10)、第一集水槽(11)、电子秤(12)、阀门(13)、电磁流量计(14)、第二集水槽(15)、数据采集仪(16)、波形板板体(18)，高压泵(19)、第三集水槽(20)；

所述系统由进风管、汽水分离器试验段(9)、测风段、连接管和出风管组成，所述进风管、汽水分离器试验段(9)、测风段、连接管和出风管均水平设置并依次连接在一起；所述进风管进口端与所述第二集水槽(15)连通，所述出风管出口端与所述第三集水槽(20)连通；

所述进风管进口端端部管壁上设置有所述风机(5)，所述进风管内腔中部设置有喷针(3)；

所述第二集水槽(15)通过喷水管道与所述喷针(3)连通，所述喷水管道上依次设置有高压泵(19)、电磁流量计(14)和阀门(13)；

所述汽水分离器试验段(9)通过所述漏斗形疏水管道(7)与所述第一集水槽(11)连通，所述第一集水槽(11)设置在所述电子秤(12)上；

所述汽水分离器试验段(9)进风口和出封口均设置有所述电子压差计(10)，所述汽水分离器试验段(9)设置有所述高速粒子摄像仪(2)，所述高速粒子摄像仪(2)与所述服务器(8)连接通信；

所述数据采集仪(16)分别与所述旋叶式风速计(1)、电子压差计(10)、电子秤(12)、服务器(8)连接通信。

5.根据权利要求4所述的可拆卸汽水分离性能测试循环系统，其特征在于：所述进风管底部内腔中设置有导流板(4)，位于所述风机(5)出风口处。

6.根据权利要求4所述的可拆卸汽水分离性能测试循环系统，其特征在于：所述喷水管道上设置有稳压器(21)，用于调节水压。

7.根据权利要求4所述的可拆卸汽水分离性能测试循环系统，其特征在于：所述喷水管道上设置有压力表(17)。

8.根据权利要求4所述的可拆卸汽水分离性能测试循环系统，其特征在于：所述风机(5)配置有调频器(6)，用于控制风机(5)的转速来控制气体流速。

9.根据权利要求4-8任意一项所述的可拆卸汽水分离性能测试循环系统，其特征在于：所述进风管、汽水分离器试验段(9)、测风段、连接管和出风管连接处均设置有密封圈。

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