旋风式分离器是一种用于分离固态或液态颗粒的设备,在很多工业场合得到了应用。在核电站中,旋风式分离器的主要作用是对蒸汽发生器二次侧蒸汽进行除湿,减少汽轮机的腐蚀。很多国内外的专家学者对旋风式分离器做了大量的理论以及试验研究工作,使得人们对于旋风式分离器的分离机理和主要性能有了深入的了解。随着核电的发展,目前的核电站降低二次侧蒸汽参数来提高发电效率,专家们试图寻找性能更为出色的旋风式分离器以满足核电厂对二次侧蒸汽的湿度要求。本文通过试验以及数值计算研究分析一种二级旋风式汽水分离器的性能。本文根据试验研究的需要,搭建了空气-水试验台,利用空气-水试验台对二级旋风式汽水分离器在不同参数条件下的分离性能和阻力性能进行了试验研究,根据试验数据分析了分离性能和阻力特性的变化规律,同时根据试验现象对分离机理进行研究分析。研究发现,随着入口湿度以及入口速度的增大分离性能均降低,而速度越大阻力也增大。其次,对二级旋风式汽水分离器进行数值计算模型的建立和网格划分,同时选择合适的数值计算方法。本文采用网格无关性验证的方式优化网格质量,同时为了保证模拟计算方法的正确性,在研究中比较分析了试验和模拟的结果及结论。在数值模拟研究中,根据模拟计算的结果对分离器不同位置的气相流动和液相流动情况进行了分析,研究分离器的内部机理,并且对第二级分离器进行了单独的数值研究,对其在不同参数条件下的分离性能和阻力性能进行了分析。研究中改变装置部分结构参数并对其展开数值模拟研究工作,优化装置结构。同时对二级旋风式汽水分离器的冷热态参数转换方法进行了初步研究和分析。研究发现,相比于临界破膜速度准则和离心力准则,合力相似准则更适用于二级旋风式汽水分离器的冷热态参数转换研究。
