多进口旋流器流场特征及分离性能

为了改善单进口旋流器稳定性差、分级效率低等问题,本文提出了多进口旋流器结构。通过数值模拟方法,在恒定入料工况下,对比分析了单、二、三、四进口旋流器的流场特征和分离性能。研究结果表明：增加旋流器进口数量,会对旋流器流场和分离性能产生积极影响,有利于旋流流场径向压力的增大,且进口数量为偶数时,流场径向静压力增强效果更好;旋流器柱段区域流场切向速度增大,有利于强化旋流器分离能力。同时使用Mixture耦合RSM模型预测了离散相CaCO₃颗粒的分离效率,结果表明多进口旋流器可以在低速度入口条件下完成离散相的高精度分离。入料速度为3m/s的工况条件下,多进口旋流器分离50μm、57.5μm颗粒的底流分配率较单进口旋流器分别提升了10.60%、5.59%,对抑制旋流器溢流产品错配率和提高分级精度有积极的影响。因此,增加旋流器进口数量,可以有效提升旋流分级效率和分离精度。     

高海拔地区水力旋流器旋液分离过程CFD模拟与结构优化

针对氯化钾冷结晶器溢流液分离问题，提出使用水力旋流器进行固液分离。采用CFD数值模拟方法对水力旋流器的分离过程进行计算，研究在高海拔地区下水力旋流器筒径、溢流口直径、入口流速、锥角等因素对其流动特性和分离性能的影响。结果表明：筒径Dc=200 mm时分离效果最好；溢流口直径d0的增大会使分离效率与压降减小；增大入口流速会使分离效率先上升再下降，且压降随入口流速增大而增大；锥角α减小，水力旋流器分离效率增加并且压降减小，海拔高度的改变基本不改变水力旋流器的分离效率与压降。经分析可知：当Dc=200 mm、d0=56 mm、α=10°、入口流速为9 m/s时，粒径在20μm以上的颗粒分离效率可以达到80%以上，此时压降为0.26 MPa，整体性能最好。     

溢流管结构对天然气水合物用旋流器分离性能的影响

建立了主直径100 mm的旋流器模型,采用计算流体力学(CFD)方法研究了溢流管内径、插入深度及壁厚对旋流器分离天然气水合物性能的影响规律。结果表明,入口流速为9 m/s时,随溢流管内径增大,水合物分离效率增大,砂的分离效率降低,旋流器的压力降逐渐减小;随溢流管壁厚增大,水合物和砂的分离效率稍有增大,旋流器的压力降先增大后减小;随溢流管插入深度增大,水合物分离效率先减小后增大,砂的分离效率先增大后减小,旋流器的压力降波动较小。溢流管内径对旋流器分离天然气水合物性能的影响最大,插入深度次之,壁厚的影响最小。     

轴入式两级串联旋流器分离性能研究

基于计算流体动力学软件Fluent,采用雷诺应力模型,以轴入式两级串联旋流器为研究对象,模拟分析了不同处理量和分流比条件下旋流器的分流特性和分离特性。模拟结果表明:处理量在2.40~7.20m~3/h范围内变化时,旋流器的分离效率随处理量的增大逐渐升高,处理量大于4.80m~3/h时,分离效率增幅缓慢;分离效率随分流比的增大呈先增加后减小的趋势,最佳一级分流比为20%,最佳二级分流比为15%。由现场分离性能实验可知最佳处理量为4.80m~3/h,最佳分流比为35%,实验结果与模拟结果吻合良好,验证了模拟结果的准确性。     

含气条件对井下油水分离旋流器性能影响的数值模拟

为探究气体对井下油水旋流器性能的影响规律,针对新型螺旋流道倒锥式旋流器,采用Fluent软件对气液比分别为0.01、0.03、0.05、0.08、0.10时旋流器的油相分布进行模拟分析。通过对比分析发现:不含气时旋流器的分离效率为89.31%;在结构参数和分流比不变的条件下,旋流器分离效率随气液比的增加呈降低趋势,气液比为0.10时,分离效率为36.90%;气液比越大,溢流口的油相体积分数越小,底流口的油相体积分数越大;溢流口和底流口的压力损失随气液比的增大而递减。     

倒锥注气强化井下油水分离水力旋流器性能研究

为了进一步提高井下油水分离水力旋流器的分离性能,提出一种倒锥注气式井下油水分离水力旋流器结构,开展倒锥注气对油水分离性能影响研究。利用数值模拟和实验研究相结合的方法,对不同注气量、含油浓度、分流比、入口流量等操作参数下的流场分布特性和油水分离效率进行分析。结果表明,随着注气量的增加,分离效率呈现先升高后降低的趋势,当注气量为2.034 m³/d时,分离效率达到最大值98.52%;当水力旋流器的入口含油浓度为0.75%、分流比为40%、入口流量为5.4 m³/h时,可获得水力旋流器的最佳分离效率为99.51%,较注气前提高了1.11%。针对注气后的井下油水分离水力旋流器开展室内分离性能实验研究,数值模拟和实验结果呈现相同的变化趋势,验证了倒锥注气强化分离性能的可行性及数值模拟结果的准确性。     

水力旋流器分离性能强化研究

设计了一种在旋流器轴心线位置具有中心固棒的新型水力旋流器,该中心固棒的引入有效地消除了旋流器内的中心空气柱。实验研究了该中心固棒替代空气柱对旋流器性能指标的系统影响。研究结果表明,采用中心固体棒取消旋流器内的空气柱后,旋流器的分离性能得到了有效的强化。与具有空气柱的旋流器相比,不管旋流器锥段结构如何变化(从普通直锥、到抛物线型锥、到双曲线型锥),具有中心固棒的旋流器均具有更高的分离总效率、更高的修正分离总效率、更小的修正分离粒度以及更高的分离精度。随着旋流器锥段内部空间的增大,中心固棒使旋流器分离性能提高的幅度也增大。     

含聚浓度对旋流器性能影响的数值模拟与试验

以螺旋导流式旋流器为研究对象,选用幂律流体模型和离散相模型（DPM）计算了不同含聚浓度条件下的分离性能,对旋流器流场（速度场、压力场）及油滴运移特性进行了细致的分析,并采用高速摄像技术（HSV）开展了相应的分离特性试验。研究发现：聚合物浓度为0时,油滴存在明显的乳化效应,实测效率81.7%;浓度增大后,乳化效应减弱,油滴分散在旋流器内,中心油核消失,效率急剧下降,4000mg/L时旋流器基本无分离效果;浓度增大对压降影响较小,底流压降最高增幅5.6%,最大值不超过200kPa。分析表明,效率下降与切向速度衰减、径向压力梯度减小有关;浓度增大后油滴轴向向下运动的距离增加,呈现向旋流器外壁面运动的趋势,分离时间延长。     

轴向入口管式脱气器及其数值模拟

介绍了一种应用于分离液相中的气体的轴向入口管式脱气器。运用Fluent软件对其气液分离效果进行了三维数值模拟,结果表明,轴向入口管式脱气器具有良好的气液分离效果,其分离效率随着入口速度和气泡粒径的增大而增大,当气泡粒径大于40μm时,只需较低的入口速度即可达到较高的脱气效率。     

锥段长度对微型旋流分离器内流场影响的数值模拟

采用CFD软件FLUENT对3种不同锥段长度的微型旋流分离器中的液相流动规律进行数值模拟.模拟结果表明,随着旋流器锥体长度的增加,旋流器内切向速度降低,径向速度减小,轴向速度增大,压降减小,分流比增大.适当加长旋流器长度可获得较佳的分离性能,然而过分增加旋流器长度,分离性能反而会降低.     

Numerical Analysis of Drops Coalescence and Breakage Effects on De-Oiling Hydrocyclone Performance

This work investigated the effects of breakage and coalescence on de-oiling hydrocyclone performance utilizing Computational Fluid Dynamics (CFD). It was found that an increase in the entrance flow rate with low entrance oil concentration not only did not increase the separation performance of the hydrocyclone but it also decreased the separation efficiency. On the contrary, the hydrocyclone performance was enhanced with increasing the inlet velocity. Furthermore, a comparison between the standard design and the conical inlet chamber design was drawn in terms of separation efficiency for low entrance oil concentration; the results depicted that the conical design had higher separation efficiency.     

脱气除油旋流系统流场分布及分离特性

目前我国大部分油田已进入高含水阶段，且采出液中常带有大量伴生气，采用旋流分离法实现采出液高效分离对于简化陆上油田地面处理工艺及提升海上平台经济环保的采出液处理技术具有重要意义。脱气除油旋流系统由GLCC型气液分离器和油滴重构旋流器串联组成，设计的目的是在保证高效脱气的同时进一步改善对小油滴的去除效果，实现油气水三相高效分离。本文基于计算流体动力学（computational fluid dynamics，CFD）方法，利用种群平衡模型（population balance model，PBM）模拟油滴破碎与聚结，对脱气除油旋流系统内部流场特性及粒度分布进行模拟分析，并采用数值模拟与试验相结合的研究方法，对比分析不同含气体积分数和气相出口分流比对脱气除油旋流系统分离性能的影响规律。结果表明：含气体积分数与气相出口分流比对脱气除油旋流系统分离效率的交互作用较显著，在研究范围内综合脱气效率和除油效率可以得到，含气10%、20%、30%的最佳分流比分别为25%、30%、35%，数值模拟结果与试验结果吻合良好，验证了数值模拟方法的可靠性。另外，含气体积分数越大，油滴重构旋流器的油滴分层重构现象越明显，油滴重构旋流器可以在一定程度上改善含气情况下油水分离效果差的现象，脱气除油旋流系统对油气水三相分离的适用性较好。     

Design and performance evaluation of hydrocyclones for removing micron particles suspended in water

A hydrocyclone for collecting micron-sized hydrosols efficiently has been studied through experimentation. Hydrocyclones separate particles of the dispersed phase from the liquid on the basis of the density difference between the phases. The purpose of this study was to design and evaluate the performance of a high-capacity hydrocyclone for the removal of submicron-sized particles suspended in liquid. Furthermore, the performance of three types of hydrocyclone was evaluated with regard to solid particle density using fly ash and coagulation sludge. The particle cut-size decreases with reducing inlet area and increasing inlet velocity in the hydrocyclone. The hydrocyclones have good performance, which is demonstrated by the optimal cut-size of 20 μm in mass median diameter at the inlet diameter per body diameter ratio of 0.21 and the pressure drop of 72.5 kPa with a particle density of 2,500 kg/m³.     

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。     

除油旋流器内油滴粒径的分布

引　言随着油田水处理技术的发展 ,除油旋流器的使用越来越普遍 .油滴粒径是影响油水分离旋流器性能的一个重要因素 ,它直接影响到旋流器的分离效率及含油污水处理能力 ,防止油滴破碎是油水分离旋流器研究者们共同感兴趣的问题 ,本文研究了旋流器进口粒径变化与旋流器各段分离效率之间的关系以及进口流量、分流比等对旋流器各段边壁油滴粒径的影响 .1　实验装置实验流程如图 1所示 .清水由螺杆泵输送 ,通过螺杆泵可以调节旋流器的进口流量 .油由计量泵注入螺杆泵入口管线中 ,与水充分混合 ,通过调节计量泵的流量可以调节油水混合物的油含量 …     

70mm单锥脱油旋流器主要尺寸参数优化试验

本文重点研究了液—液旋流器的进口几何尺寸和锥度对旋流器流量和压力特性的影响，通过全因素试验揭示了进口几何尺寸和锥度的不同组合下流量和压力的变化规律，表明进口几何尺寸和锥度存在最佳的匹配关系。根据能量消耗最小原则，优化了单锥旋流器进口几何参数和锥度，对单锥脱油旋流器的设计具有指导意义     

Performance of a New Geometry of Deoiling Hydrocyclones: Experiments and Numerical Simulations

A new geometry of liquid‐liquid hydrocyclones is proposed seeking to perform the separation of oil emulsified in water. The hydrocyclone performance was investigated by means of a factorial experimental design (2³) leading to a total of ten experiments. The results enabled the determination of empirical mathematical models that describe capacity, total separation efficiency, and flow ratio as a function of oil concentration in the feed inlet, operating pressure drop, and presence or absence of a vortex finder in the geometry. Numerical simulations were also carried out to further understand the flow field characteristics in the studied hydrocyclone.     

Study of Air‐Liquid Flow Patterns in Hydrocyclone Enhanced by Air Bubbles

In order to improve the oil‐water separation efficiency of a hydrocyclone, a new process utilizing air bubbles has been developed to enhance separation performance. Using the two‐component phase Doppler particle analyzer (PDPA) technique, the velocities of two phases, air and liquid, and air bubble diameter were measured in a hydrocyclone. The air‐liquid mixing pump can produce 15 to 60 μm‐diameter air bubbles in water. There is an optimum air‐liquid ratio for oil‐water separation of a hydrocyclone enhanced by air bubbles. An air core occurs in the hydrocyclone when the air‐liquid ratio is more than 1 %. The velocities of air bubbles have a similar flow pattern to the water phase. The axial and tangential velocity differences of the air bubbles at different air‐liquid ratio are greater near the wall and near the core of the hydrocyclone. The measured results show that the size distribution of the air bubbles produced by the air‐liquid mixing pump is beneficial to the process where air bubbles capture oil droplets in the hydrocyclone. These studies are helpful to understand the separation mechanism of a hydrocyclone enhanced by air bubbles.