2010年第4期（总222期）
文章编号：1006-2971(2010)04-0004-05
压级机技术 Compressocs
设计研究
基于CFD的离心式油气分离器分离效率研究
丁晟，钟崴，蒋建江2，卢超，童水光
（1.浙江大学热能与动力工程研究所，浙江杭州310027;2.浙江红五环机械有限公司，浙江衡州324000）
摘要：针对喷油螺杆压编机的油气分离器，采用Fluent软件对气液两相流场进行了数值模拟。先用 RNGk一ε模型计算连续相的压缩空气，得到分离器内放转流场的速度分布特征，再用DPM模型加入离相的液态油满计算，追踪离散相的运动轨述。依据两相流场数值模拟的结果，计算得到油气分离器的
分离效率，并研究了影响油气分离器分离效率的因素，为油气分离器的优化设计提供了理论依据。关键词：螺杆压缩机;CFD；离散相；分离效率
中图分类号：TQ051.8
文献标识码：A
Investigationof SeparationEfficiencyin Centrifugal Oil-Air SeparatorBased on CFD
DING Sheng',ZHONG Wei',JIANG Jian-jiang" ,LU Chao',TONG Shui-guang(1. Thermal Povcer Engineering Institute,Zhejiang University, Hangzhou 310027, China ;
2. Zhejiang Hong WuHuan Machinery Co. ,Lid. Quzhou 324000,China)
Abstract: A CFD software Fluent was used to simulate the gas-liquid two-phase flow field in the oil-air separato of the oil-injected screw compressor. First, Renormalization Group k- Model was applied to simulate the com-pressed air of continuous phase to get the velocity distribution rules of intermal rotating flow field in separator. Then , Discrete Phase Model was applied to solve the discrete phase to track the distribution of oil drops, Accord-ing to the numerical simulation results of two-phase flow field,the separation efficiency of oil-gas separator was calculated and obtained. The factors of influencing separation efficiency of oil-gas separator were researched,
which provided theory foundation for optimized design of oil-gas separator. Key words: screw compressor; CFD ; discrete phase;separation efficiency
0引言
喷油螺杆空气压缩机主要应用于空气动力、空调制冷等领域，它的工作原理是在转子压缩空气的司时喷人螺杆油，以对压缩机进行降温、润滑和密封。空气经螺杆转子压缩后，形成压缩空气与螺杆油滴的两相混合物，再通过油气分离器分离出油滴而得到清洁压缩空气。在压缩过程所形成的油气混合物中，油滴的尺寸范围分布很广，大部分油滴直径通常处在1~50um")，少部分的油滴可小至与气体分子具有同样的数量级，仅有0.01μm。为提高压缩空气的品质，需要尽最大可能分离出液相油滴，这对油气分离器的设计提出了严格的要求。
油气分离器依次采用两种分离方法分离螺杆油滴：首先通过离心分离，将所有大直径油滴及大部分收稿日期：20100428
基金项目：渐江省科技厅重大专项项目（2008C11SA900001）
小直径油滴通过离心力作用分离出来；然后通过滤芯分离，将剩下的小直径油滴截留在油气分离芯内。近年来，计算流体力学(CFD)技术快速发展，为流体机械的研究提供了重要途径。针对离心式油气分离器，周华，孙为民等人采用CFD技术对桶径及出油管的位置开展过结构优化设计[1]，褚晓冬采用CFD 技术对液相油滴的轨迹进行过追踪[2】，但在文献可知的范围内，对于液相油滴的分离效率的计算，及影响分离效率的因系的研究工作尚开展很少。
本文将基于CFD技术，采用Fluent软件对喷油螺杆压缩机的离心式油气分离器开展分析研究，分析压缩空气在分离器内的速度分布，追踪液相油滴的运动轨迹，重点讨论气流速度对液相油滴分离效率的影响。
1问题模型
图1是离心式油气分离器的三维实体模型。油气混合物通过左侧的进气口，以一定的速度沿切向