背压对脱水除油一体式液液分离旋流器流场及分离性能影响的研究

应用FLUENT流体动力分析软件,对脱水除油一体式液液分离旋流器进行了数值模拟,分析了底流背压、溢流背压对旋流器速度分布、流量分率及分离效率的影响。结果表明,底流背压和溢流背压对旋流器流量分率的影响可归结为压降比的影响;底流背压和溢流背压对旋流器分离效率的影响可归结为底流分率的影响;牛顿效率比传统的除油效率和脱水效率更能全面地表征旋流器油水分离的性能。随着底流分率的增大,牛顿效率先升高再降低,存在一个最佳操作点。研究结果及新的表征方法对旋流器的研究和实际应用具有指导意义。     

溢流管开缝对旋流器分离性能影响研究

针对水力旋流器分离过程中溢流管内部流体高速旋转造成的大量能量损失，基于压降机理，增加溢流管过流量可降低旋流器内部流体动能损失，将直径为100 mm型号旋流器溢流管设计为：水平开缝、上倾开缝、下倾开缝的渐缩开缝型溢流管。选用多相流VOF模型和雷诺应力模型（RSM）计算不同型号旋流器的分离性能，对旋流器内部速度场、压力场进行了细致分析，并在相同实验条件下对改进前后的水力旋流器进行物料分离实验，研究新型水力旋流器节能效应。结果表明：压降降低主要与轴向速度、切向速度衰减、压强降低梯度有关。入口流量在880～1 000 mL/s范围内，溢流管水平开缝、上倾开缝、下倾开缝的旋流器与常规旋流器分离效率基本趋同，且在入口流量为980 mL/s时分离效率达到最高，此时相较于常规型水力旋流器压降降幅率分别为23.79%、11.65%、26.46%，节能效果显著。     

分流比对两相旋流器性能的影响

通过计算流体动力学Fluent软件,研究分流比对旋流分离器性能的影响,模拟了旋流器内分流比对旋流器所处理流体的压力特性、速度分布及分离效率的影响。发现随着分流比的增大,底流压力降增大,溢流压力降降低,分流比与压降比呈线性关系;简化效率Ej及质量效率Ez变化趋势相似,随着分流比的增加都呈现增长趋势,而综合效率E却随着分流比增加呈现先增大后减小的变化趋势。当分流比为12%时,旋流器综合效率最高,而此时简化效率与质量效率均高于90%。通过室内试验,得出模拟与试验结果吻合良好,从而验证了模拟计算结果的可靠性。     

抛物线型旋流器分离特性的数值模拟和试验研究

针对水力旋流器易出现底流夹细的问题,提出并设计了一种抛物线型旋流器,利用模拟软件Fluent 14.5对比分析了传统型和抛物线型旋流器的内部流场和分离性能,并进行了试验研究。模拟结果表明,与传统旋流器相比,抛物线型旋流器内部流场更加稳定,有效避免了因流场紊乱造成的粗细颗粒混杂。进一步的试验研究显示,抛物线型旋流器底流中细颗粒的含量明显降低,分离粒度由30μm增加到49μm,陡度指数由0.13增加到0.2,表明旋流器的分离精度提高,底流夹细现象得到明显改善。     

水力旋流器压力场测试及能耗机理研究

采用高精度动态压力测量仪对不同结构的水力旋流顺压力场进行了测试研究，得到了水力旋流器中压力场的分布规律，探讨了水力旋流器能耗机理并提出了节能的几种途径。     

矿用水力旋流器的分级浓缩效应及调控研究

为了提高分级旋流器的底流浓度,实践中往往出现盲目提高入料压力的操作误区。通过工业性试验研究了操作压力对250mm水力旋流器的分级和浓缩效果的影响规律,发现旋流器的最佳分级效率与最佳浓缩效率处于不同的压力区间。因此,在实际操作中应合理控制旋流器入料压力,避免过度浓缩导致分级效果恶化。     

可调底流口型旋流器的性能试验研究

选矿作业工况复杂,传统旋流器采用固定底流口,需要停机人工更换底流口,影响系统的稳定运行。本文提出了一种带有锥形调节结构的底流口,可实现底流口在线调节。通过试验对比分析了φ50mm旋流器配置可调底流口与固定底流口时底流浓度、处理量、分级效率和分离精度等的变化规律。结果表明,与固定底流口相比,采用可调底流口时处理量增加2.2%~6.4%;底流浓度降低26.3%~29.74%;分级效率增加7%~24.57%;陡度指数提高19.5%。可调底流口型旋流器适用于0.1~0.14MPa压力下的分级作业。     

井下双级串联式油水分离器工作特性研究

井下双级串联式油水分离器的工作特性对于井下油水分离系统的工况诊断及调节必不可少。基于代数滑移混合物模型(Algebraic slip mixture model,ASMM)和大涡模拟(Large eddy simulation,LES)模型,针对T228井井况设置相关参数及边界条件,研究井下双级串联式油水分离器的分流特性和分离特性,并与地面试验结果对比。结果表明,入口流量为80~200m3·d–1时,总分流比的范围随着入口流量的增大而增大,一、二级水力旋流器的溢流口流量之比与总分流比的变化关系是确定的函数关系,底流含油质量分数随着总分流比的增大先减小后增大;额定工况下,第一级水力旋流器起主要分离作用,第二级对于进一步降低底流含油质量分数起关键作用;入口流量和总分流比的组合为(120~140 m3·d–1/0.36~0.74)、(140~160 m3·d–1/0.31~0.77)或(160~180 m3·d–1/0.33~0.76)时,底流含油质量分数不大于0.02%;数值模拟预测的分流特性与试验结果一致,预测的总分流比和底流含油质量分数的关系与试验结果定性一致。通过综合分析分流特性和分离特性,得出进行井下工况调节时入口流量和总分流比的合理范围,为现场试验提供指导。     

生产参数对水力旋流器分离效果的影响

针对现场生产参数直接影响到水力旋流器油水分离效果的问题,建立其关键部件S31803型旋流管的数值模型,利用Fluent对旋流管流场进行数值模拟,通过UDF定义油滴在连续湍流场中的最大稳定直径,分析压差比、含气率、处理量对水力旋流器分离效果的影响,并由现场试验进行验证。研究结果表明:当压差比的增加时,水相出口含油率降低,出口流量下降,溢流比上升;入口含气率在2%以下时,对水相出口含油率无明显影响,含气率大于2%时,低密度的气体挤占了溢流通道使水相出口含油率明显升高,含气率越高水相出口含油率越高;处理量增大时会增加向心加速度,但同时加强了流场中的湍流强度,油滴破碎机率上升,分离效果受到影响。该研究对水力旋流器的生产参数采用数值模拟配合试验验证的方法进行优化,提高设备调试效率,为水力旋流器现场应用及研究提供技术参考。     

小锥角旋流器预先抛尾与浮选试验研究

为从根本上解决传统对煤泥直接浮选获得精煤工艺存在的精煤产率低、灰分比高的问题，在对水力旋流器工作原理简单概述的基础上，对不同直径旋流器的预先抛尾试验得出，采用Φ150 mm直径的水力旋流器可获得最佳效果；对不同浓度下底流分选效果进行对比，确定将给料质量分数确定为10%。     

水力喷射空气旋流器气相压降特性的数值模拟

利用雷诺应力模型(RSM)的流体体积(VOF)多相流模型对水力喷射空气旋流器(WSA)的气相压降特性和流场进行了数值模拟研究。结果表明,雷诺应力模型和VOF两相流模型能够较好地模拟WSA的气相压降特性和液相回流比,WSA的气相压降随着进口气速的增加先后出现低压降区、压降突跳区和高压降区3个区域。在低压降区,射流保持较好的完整性;压降突跳区,射流呈袋式破碎雾化;高压降区,射流呈剪切破碎雾化。WSA内的静压分布关于Z轴比较对称,整个WSA内在射流—旋流耦合场之上的区域压力最大,其次是WSA的分离空间,在排气管进口区域压力最小。     

液-固旋液分离器的设计

文中对液-固旋液分离器的主要设计尺寸及各尺寸对分离性能的影响进行了总结,给出了各尺寸之间的比例关系。为达到最高的分离效率,推荐了最佳的尺寸比例关系。考察了总压降及总处理量对分离性能的影响,建议采用旋液分离器池进行实际的分离操作,且为完成旋液分离器的初步设计,提出了明确的设计步骤。     

低压降比调节阀的设计与应用

叙述了低压降比调节阀的工作原理、结构设计、试验效果,并将一些重要参数对低压降比调节阀性能的影响进行了分析.结果表明,该低压降比调节阀设计方法合理,运行平稳,工作可靠.     

基于DPM模型的U形管道内燃油压降及换热特性研究

为探究民用航空器燃油系统换热器内燃油流动特性和换热特性的规律,本文建立了换热器的U形管道简化模型,利用DPM模型进行了数值模拟研究,对比了附加质量力和含水率对管道压降与传热的影响.研究结果表明,压降计算受到附加质量力和含水率的影响,加入附加质量力和含水率增高会使压降计算升高,但附加质量力和含水率对管道出口温度影响较小....     

Kenics型静态混合器在高雷诺数下的压力降研究

为了获得Kenics型静态混合器在高雷诺数下的压力降规律,在雷诺数Re=4100～4000000范围内,采用计算流体力学（CFD）方法,通过对5种不同长径比的Kenics静态混合器的内部流动进行数值模拟来获取数据。量纲分析表明了Kenics静态混合器的压力降特性可以通过3个无量纲参数：摩擦因数Cf、混合器单元长径比AR、雷诺数Re来描述。根据数值模拟结果作出了这3个参数的关系曲线,提出了一个新的无量纲压力降关系式。研究结果表明,在雷诺数大于200000时,Cf值趋于恒定,与Re值无关,同时通过和文献中的实验、计算数据进行比较,证实了压力降曲线和关系式的准确性。     

考虑制冷剂两相分配不均的微通道蒸发器压降模型

制冷剂两相分配不均是影响微通道蒸发器压降特性的重要因素,为了准确预测制冷剂两相分配不均影响下的微通道蒸发器压降,开发了新的微通道蒸发器压降模型。模型考虑了从微通道蒸发器进口管到出口管的所有局部和沿程压力损失,引入了简化的微通道管进口干度分布函数来计算微通道蒸发器内各微通道单管的进口状态,提出一种考虑制冷剂两相分配不均的流路压降平衡的仿真算法来迭代求解出微通道蒸发器的压降。该模型适用于制冷剂在蒸发器进口为两相状态(进口干度小于0.45),制冷剂在集流管内质流密度小于764 kg/m2s的条件。模型的仿真结果能较好符合制冷剂在微通道蒸发器中的流量和温度分布趋势,并且与微通道蒸发器压降的试验数据误差小于8%。     

PV-E型旋风分离器性能试验研究

在PV型旋风分离器流场和浓度测定的基础上，分析了影响分离性能的主要因素。通过采用分流型排气管、预排尘结构以及优化高径比等措施，开发出了一种压降更低、效率更高的PV—E型旋风分离器。冷态试验结果表明，与PV型旋风分离器相比，PV—E型旋风分离器的出口浓度和压降分别降低约10％和20％。PV—E型旋风分离器的优良性能也得到了放大试验和实际应用的证实。     

粉煤灰管道气力输送特性的研究

对浓相粉煤灰气力输送系统三维流场进行了数值模拟,给出了流场特性,分析了颗粒对气相的影响,描述了颗粒沉降的具体过程。研究表明单位长度压力损失与速度平方、体积浓度成正比,而与管道长度无关;颗粒直径越大,压力损失就越小;颗粒的沉降与运动速度、颗粒直径和管道长度有关。     

超临界CO2水平管内换热的实验研究

对超临界二氧化碳在水平管内的对流换热与压降特性进行了实验研究。结果表明,入口压力、CO2质量通量密度和冷却水质量通量密度对换热性能有很大影响,而入口温度和浮升力对换热性能无明显影响。实验还发现入口压力和CO2质量通量密度对压降有较大影响。并将实验结果和4个超临界二氧化碳换热关联式做了比较,分析发现Krasmochekov-Protopopov关联式与实验结果吻合较好。