充气型旋流器分离效率影响因素的研究进展

介绍了充气型旋流器的基本结构及特点,综述了基于旋流离心与气浮耦合而开发的充气型旋流器的研究进展。结合影响分离效率的重要因素,包括结构参数、操作参数及待处理污水的物性特征,并指出集预处理与充气旋流分离于一体将是新型充气型旋流器发展的新趋势。     

油水分离充气旋流器的研究进展

充气旋流器是利用离心惯性力强化浮选效果的新型设备，综述了用于油水分离的充气旋流器的结构，分离机理和影响因素的研究进展，并提出展望。     

充气水力旋流器净化含油污水的实验与应用研究

充气水力旋流器(ASH)结合了气浮和旋流器的技术优点,是一种高效油水分离设备.利用自制ASH开展净化含油污水的实验研究,介绍了充气旋流分离的基本原理、设备结构、实验工艺流程,较为系统地研究了各种参数对分离性能的影响,对于含油质量浓度803mg/L的炼油污水,最佳进料量为5.0m3/h、气液体积比在0.30～0.35、分流比为0.16～0.18时,ASH分离效率最高达82%,所分离油滴粒径下限为4 μm.ASH现场中试表明其分离效率平均达到74.7%,可以替代含油污水处理流程中的隔油段,ASH在含油污水处理领域将有广泛的应用前景.     

磁力旋流器分离性能的试验研究

为了解决陶瓷、化工生产领域内浆液脱铁的工程问题,开发了一种可以自动排料的磁力旋流器,并通过试验研究和理论分析的方法,对比研究了入口流量、底流分率对磁力旋流器分离效率的影响。结果表明:磁力旋流器可以通过磁系吸附浆液中的铁化合物颗粒。对比试验结果,可以得出结论:磁力旋流器内铁化合物颗粒的径向沉降速度随进口流量的增大而减小。磁力旋流器的分离效率随进口流量的增大而减小,其分离效率与进口流量的关系与理论推论相符。对于单固相铁粉浆液,磁力旋流器的分离效率随底流分率的增大而减小;对于多固相铁粉浆液,磁力旋流器的分离效率随底流分率的增大先增大后减小,当底流分率为0.55时,分离效率最高。     

大锥段注气对液-液水力旋流器分离性能的影响

针对油田含聚污水处理难度大的问题,利用CFD和多孔介质模型建立了旋流器内部流体的计算模型,数值模拟分析了大锥段注气旋流器内多相流体速度场和压力场的分布规律,结果表明:大锥段注气后,在旋流区和大锥段区的径向速度和流向溢流口的轴向速度明显提高,分离性能有所改善;产生的气浮选效应使混合液的分离难度降低,压力降减小,节约了能源。提出旋流器流场分界区的概念,研究表明在分界区注气能更好地改善分离效果,分界区的位置取决于旋流器的结构参数和操作参数。     

分离磷酸污水用水力旋流器的分离性能试验研究

通过对理论和试验结果的分析，探讨了放大后的水力旋流器在处理磷酸不时的几何参数和操作参数对其分离性能的影响得到了关于压力和生产能力、排口比和分段比之间的经验关系式，并对该水力旋流器进行了优化设计。首次对磷酸污水经水力旋顺分离后的溢流和底流进行了粒度分析，并作出了相应的级效率曲线，从这些级效率曲线可以看出，该水力旋流器分割粒度在１０－２０μｍ之间。     

新型入口对石膏旋流器工作性能的影响

针对火电厂石膏旋流器分级效果不理想的问题,设计具有分离块和隔板的新型入口,以改善石膏旋流器的工作性能。采用Fluent软件,应用Reynolds应力模型(RSM)与离散相模型(DPM)模拟新型入口中不同粒度颗粒的运动情况,模拟结果表明:随颗粒粒径增大,颗粒的运动半径与运动距离均增大,不同粒径颗粒在新型入口内能实现初步分级。对普通入口与新型入口石膏旋流器分别进行性能实验,获得不同工况下生产能力、出流浆液密度以及旋流器分级效率等指标参数,经比较可知,采用新型入口后,石膏旋流器底流质量浓度明显增大,10～30 μm石膏颗粒的分级效率有显著提高,最大增幅可达15%,同时,6 μm以下石膏颗粒的底流夹细现象也有一定程度的改善,但由于入口段流动阻力增大,生产能力略有下降。     

石膏旋流器分离性能的试验研究

通过对影响水力旋流器分离性能的三个因素:底流管径、进料浓度和入口压力进行正交试验,得出影响旋流器分离效果的各因素主次顺序,并对各影响因素进行分析。通过分级实验得出,经分离后底流口颗粒粒径集中于20μm以上,溢流颗粒粒径则集中于20μm以下。随着颗粒粒径的增大,分离效率也在增大,当粒径达到30μm时,效率已经接近100%,旋流器起到明显的分级、增浓效果。     

脱水型与脱油型旋流器两级串联的现场实验研究

研究采用了两级旋流器串联的旋流工艺,通过第一级脱水旋流器和第二级脱油旋流器的联合作用,对含油体积分数为40%左右的采出液进行预处理。基于对两级旋流器分离效率、压力场和油相分布的数值模拟,建立了现场试验工艺流程,对模拟结论进行验证和分析。数值模拟结果在现场实验中可信度高。当采用最佳操作参数时该工艺可获得较高的综合分离效率。溢流汇合后的低含水油完全可以达到电脱水处理工艺的进入指标,而第二级旋流器底流排出液的含油率也达到了进入污水处理站的指标要求。     

液液旋流器中粒径、流量和效率的关系

在固液旋流器中 ,流量和粒径被孤立地看作是影响分离的两个参数。本文以除油旋流器的实验结果为基础 ,阐述了液液水力旋流器中流量的作用机理 ,以及液滴和流量之间的联系 ,综合分析了粒径和流量对分离的影响 ,定性地给出了液液水力旋流器的粒径 -流量 -效率曲线 ,并为液液旋流器的深入研究提供了新思路     

锥齿型水力旋流器的分离特性研究

对锥齿型水力旋流器的性能进行了试验研究，结果表明这种新型水力旋流器的分离精度、分流比、分离粒度和总分离效率均高于普通水力旋流器的相应指标。还研究了中心锥的几何参数和位置对分离特性的影响。     

含水量对油脱水型旋流器性能的影响

通过实验研究了用于含水油脱水的液液旋流器的主要操作特性与分离特性,包括含水量对操作性能和分离性能的影响规律。结果表明,油水混合液的含水量达到一定范围时,有转相现象出现,此时压力降最低,同时含水量对分离性能有显著的影响。因此,一方面可以通过调节底流分率以获得最佳的分离性能,另一方面当含水量较大时可应用较大底流一溢流口径比的旋流器。     

脉动流参数对旋流器分离性能的影响

介绍了脉动实验系统及相关的实验参数,研究了脉动流的一些主要参数对水力旋流器分离性能的影响,详细分析了脉动周期比、流量脉动幅值比和雷诺数等参数对水力旋流器用于细颗粒分离性能的影响。结果表明,在脉动周期比为0.68及流量脉动幅值比为2%左右等条件下,流量的脉动反而会提高水力旋流器的分离效率。     

底流管直径对旋流防阻机性能的影响

为考察由旋流分离器和引射回流装置组成的污水旋流防阻机在不同底流管直径下的分离性能,进行了砂水分离实验和生活污水除污实验。实验结果显示：连续底流的旋流防阻机与封闭集污槽的旋流分离器相比,前者具有更高的分离效率,且能量损失增加基本可以忽略。相比Kelsall提出的折算分离效率,提出了更加适合旋流防阻机的综合考虑分离效率和热泵系统可用水量的综合分离效率。该旋流防阻机的最优底流管直径为5～10 mm,即最优底流管直径与溢流管直径比值为12.5%～25%。此时,污水旋流防阻机对原生生活污水中小于4 mm污杂物的分离效率为92.6%～94.3%,分流比为1.32%～2.54%。这说明通过旋流分离机制,可以达到污杂物暂离,净水取热的条件。另外,分流比与底流管直径呈正比。     

两种入口结构旋流器性能对比试验研究

研究了两种入口方式对旋流器分离性能的影响。通过对比试验发现,新型入口结构的旋流器可以在不降低分离效率及处理量的情况下减少旋流器内的压力损失,具有降低能耗的作用。     

Numerical Simulation of the Separating Performance of Hydrocyclones

The flow behavior in hydrocyclones is quite complex. The Computational Fluid Dynamics (CFD) method was used to simulate the flow fields inside a hydrocyclone in order to improve its separation efficiency. The RSM turbulent model (Reynolds Stress Model), which abandons the isotropic eddy‐viscosity hypothesis, was used to analyze the highly swirling flow fields in hydrocyclones. The ASM Model (Algebraic Slip Mixture Model) was used to simulate the separation performance. The volume fraction distribution and grade efficiency curve are given. The separating efficiency for 60 μm water particles is more than 90 %. The majority of 60 μm water particles are carried to the underflow. An increase in particle size will improve the efficiency by increasing the centrifugal force on the particles. Based on the simulation, the effects of the overflow tube dimensions on the separation performance were studied. The overflow tube dimensions of the hydrocyclone were modified, and the results showed that the Reynolds Stress Model successfully predicted the characteristics of the flow, and the simulated performances were in good agreement with those obtained by tests.     

气携式水力旋流器处理含聚合物污水研究

设计出一种用于处理含油污水的新型气携式水力旋流器,采用该旋流器对油田聚驱采出污水进行了现场除油实验。实验研究表明:在原水油的质量浓度为1 000 mg/L左右、聚合物的质量浓度为400～500 mg/L的条件下,最佳分流比为30%、气液比为0.45,出水油的质量浓度在100 mg/L以下。与常规旋流器相比,气携式水力旋流器提高除油效率约10%,在油田聚驱采出污水处理中具有良好的推广应用前景。     

水力旋流器能耗机制与节能原理研究 Ⅶ.流场结构与分离性能

采用正交试验设计,对旋流器流场结构与分离性能的关系进行了系统研究,获得了旋流器流场结构对分离修正总效率、分离粒度和分级效率曲线等分离性能指标的影响规律以及在提高分离性能方面的相应优化结构组合,为进一步确立优化节能原则提供了依据。     

除油水力旋流器内油水分离过程数值模拟

采用计算流体力学的有限体积法(FVM),对液-液水力旋流器的轻相分离过程进行了非稳态的数值计算,得到了油相在旋流器内的逐渐分离、聚积和运移的过程。进一步分析发现,该旋流器的小锥段分离作用突出,而大锥段和旋流腔的分离作用较小,但大锥段具有重要的过渡作用。     

旋流器两级串联用于含油污水深度处理的试验研究

介绍了油田三次采油污水处理现状,描述了污水处理现场试验工艺流程及主要试验内容。通过水力旋流器的两级串联实现油田含油污水的深度处理,利用试验计算出的分离效率来优选每一级旋流器的结构类型,最终确定两级旋流器的组合方式及操作运行参数。试验表明,两级整体效率最高可达94%左右。