重介质旋流器安装角度对分离性能的影响分析

对重介质旋流器进行了分类,阐述了圆锥型重介质旋流器的分选原理,以及偏移量和可能偏差Ep值两个旋流器分离性能的重要评价指标,通过五种不同旋流器安装角度,对重介质旋流器分离性能进行了分析,最后给出了重介质旋流器安装角度的建议。     

采出液黏度对三相分离旋流器性能的影响

三相分离旋流器是一种用于油田三元采出液气液固三相分离的新型旋流器。基于计算流体动力学(Computational fluid dynamics,CFD)软件Fluent,采用雷诺应力模型(Reynolds stress model,RSM),开展不同采出液混合液相黏度变化对气液固三相分离旋流器速度场、压力特性和脱气除砂效果影响的数值模拟对比分析。研究结果表明:在黏度不大于6.42 m Pa·s时,旋流器受黏度增大的影响,切向速度幅值成降低趋势,切向速度均值降低12.4%,整体上,在研究范围内,该结构旋流器速度场受黏度变化影响相对较小;在黏度不大于6.42 m Pa·s时,旋流器脱气效率和除砂效率均高于80%,旋流器脱气效率最高可达95.97%、对应除砂效率95.19%;研究范围内,混合液黏度变化对旋流器压力降影响较大。随着黏度增加,旋流器溢流压力降逐渐减小、底流压力降逐渐增加。根据相似参数准则,制作了旋流器试验样机,并开展了现场采出液室内试验。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。研究可对适合高黏度介质分离三相分离旋流器的设计提供参考。     

基于正交的二次分离旋流器结构优选数值分析

一体化二次分离旋流器是在单体旋流器内部进行二次分离的一种新型旋流器。利用正交法,基于计算流体动力学软件,分别对一级溢流管长度、圆柱段长度、二级溢流管伸入长度、二级锥段角度、底流管长度等结构进行优选。设置油相体积分数为2%、油滴粒径为30μm的混合液作为研究介质。首先采用单一指标的方法找出分离效果最优的结构,然后将优选后的结构与初始结构进行了对比验证。此方法可为水力旋流器的结构参数优选提供参考。     

锥角对固-液水力旋流器流场及其分离性能的影响

采用激光粒子图像测速系统(PIV)和计算流体动力学(CFD)的数值方法研究了固液水力旋流器的锥角变化对旋流器内轴向速度场、切向速度场分布以及旋流器分离效率的影响.模拟结果表明,锥角的减小对小颗粒固体的分离有促进作用,但过小的锥角却会使锥段内的涡流强度增加,降低分离效率,针对不同的柱段结构参数,应具有最佳锥角.模拟结果为进一步研究旋流器特性参数对分离效率的影响和旋流器的结构优化提供了参考.     

分散相在水力旋流器内分离效率的数值模拟研究

依据计算流体动力学(CFD)的计算方法,采用CFD软件包FLUENT对水力旋流器的气-固-液三相流流场进行了数值模拟研究。追踪了水力旋流器中颗粒相的运动轨迹,根据模拟结果研究了操作参数、结构参数与分离效率的关系并利用正交试验法对影响分离效率的各因素进行综合评价。文章最后针对研究的局限性提出了自己的展望。文章为更深入地研究水力旋流器的多相流动提供了基础和参考。     

旋流过滤器的结构与性能研究

基于旋流设备的多元化发展趋势,开发了一种新型旋流过滤的组合式分离器.该结构以轴流导叶式水力旋流器为原型,其部分筒段和锥段都由过滤介质制成.本研究针对这种新型的旋流过滤器进行不同结构参数和操作参数下的实验研究,并与同尺寸的旋流器进行了比较.实验发现,在分离效率变化不大的情况下,旋流过滤器的处理量更大,其组合形式是以小锥角搭配短筒段为最佳,并总结出过滤介质孔径对分离性能的影响规律.     

宽域水力旋流器液—固分离性能研究

提出一种可同时分离重质和轻质固体颗粒物的液—固旋流器。针对不同密度的颗粒,进行了分离效率、流速、分流比之间关系的实验研究;确定了此水力旋流器的最佳工况参数,并根据此数据得出分离效率与各个主要工况参数的函数关系。研究结果表明,对于重质颗粒,当流量为25m~3/h,分流比为6%时分离效率最高;对于轻质颗粒,流量25m~3/h,分流比为8%时分离效率最佳。并在此基础上对旋流分离器的现场应用提出建议。     

轴入式两级串联旋流器流场分析与性能评估

为解决狭长空间内无法实现油水两相介质高精度分离的问题,结合旋流分离理论,设计了一种可实现轴向进液的两级串联旋流器,针对该装置开展内部流场特性及 分离性能研究。揭示了不同处理量及分流比对旋流器内速度场、压力场、浓度场以及分离效率的影响规律。结果表明：随着处理量的增大,底流口压降最大值逐渐增大且增长速率逐渐增大,旋流腔内切向速度也逐渐增大;增大一级溢流分流比,可减小环式通道及二级旋流器内的切向旋动能,二级溢流分流比对一级旋流器分离性能影响不大;实验及模拟得出研究范围内一级分流比为20%、二级分流比为15%时分离效率最高,最佳处理量为4.8 m3/h,最佳总分流比为32%;装置对不同流量、不同分流比条件具有较强的适应性,分离效率最高可达99.6%。     

2种锥段结构的轴流式旋流器内的流场模拟

采用Fluent软件对实体锥段轴流式旋流器和多孔介质锥段轴流式旋流器进行单相和液固两相的模拟研究,着重分析了旋流器内速度场与压力场的分布和液固分离效率,得到以下结论:速度场方面,多孔介质锥段旋流器,切向速度峰值较大,向下轴向速度较大向上轴向速度较小,有利于固体颗粒的分离;压力场方面,在边壁附近形成一个环带状的低压区,有利于固体颗粒的分离;相同截面,多孔介质锥段旋流器的压力明显较低,能耗较低;多孔介质锥段旋流器的液固分离效率较实体锥段旋流器高5%～10%,具有广阔的应用前景。     

基于离散相运移轨迹的新型旋流入口结构设计

以常规双锥液-液分离水力旋流器的切向双入口结构为研究对象,利用计算流体动力学(CFD)方法,基于离散相模型(DPM),对离散相油滴在旋流入口处的不同入射位置点的运移轨迹进行分析。研究入射位置与油滴运移轨迹之间的规律,并依此对旋流入口进行分区。得出了常规双锥结构旋流器的双切向入口截面不同区域对油滴运移轨迹的影响规律。完成了决定离散相油滴被溢流捕获还是由底流逃逸的入口区域划分。并设计出一种可提高目标结构旋流器分离效率的新型入口结构。通过开展室内试验,对本文所设计新型入口结构进行了性能验证。     

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。     

重介旋流器入口形状性能的分析

针对重介质旋流器的入口形状,即渐开线型和切线型两种不同入口形状,采用FLUNT仿真软件的形式对设备分选性能进行分析。通过对不同颗粒的分选效率及速度的仿真结果分析得到以下结论:在小颗粒煤的分选上,切线型入口的重介质旋流器具有一定的优势,而在大颗粒煤炭颗粒的分选上,两者之间的分离性能相差不大。该研究结论可为重介质旋流器的使用选择提供一定的参考依据。     

聚结—旋流分离装置流场特性的数值模拟分析研究

为了提高水力旋流器的分离效果,提出了一种新型旋流分离装置。根据计算流体动力学方法,应用Fluent软件,以同向出流倒锥式旋流器为原型,模拟了一种新型旋流分离装置——聚结—旋流分离装置,并与同向出流倒锥式旋流器进行对比分析。优选出聚结—旋流分离装置的最佳入口流量、入口含油体积分数、切向水相出口分流比。     

基于CFD的微型旋流器流场数值模拟研究

对微型旋流器进行了网格划分,确立了边界条件,基于雷诺应力模型(RSM),采用CFD软件对微型旋流器的压力场、速度场和分离介质的运动轨迹分布特征进行了数值模拟研究。分析了旋流器内部分离介质流动分布特征的数值模拟结果。     

重介质旋流器不同入口结构的性能分析

对煤炭分选过程中广泛使用的重介质旋流器的入口结构进行优化分析,并对四种不同的蜗壳包角的重介质旋流器进行性能分析.结果显示,180.蜗壳包角的分离性能最佳,可提高分选性能,提高煤炭的清洁性得到高品质的煤炭.     

水力旋流器细粒分离效率优化与数值模拟

水力旋流器内流体质点的切向速度、径向速度和轴向速度的分布规律及其流体动力学机理对于细粒分级粒径和效率具有决定性作用,并且受旋流器的结构参数、操作参数和物性参数等因素的影响。选用耐磨耐腐蚀的聚氨酯材料制造的不同规格固液分离水力旋流器,综合考虑分割粒径、处理流量、沉砂产率3项分离效率指标,通过多指标正交试验优化得到分离钙土的工作参数如下:旋流器直径50 mm,底流口直径10 mm,溢流口直径8 mm,并且在0.30 MPa给料压力下可达到分割粒径1.78μm,处理流量为2.39 m3/h的分离效率。同时针对优化后的旋流器工作参数,利用适用于旋流器湍流场的雷诺应力模型,运用FLUENT软件计算不同直径颗粒的亲水性固体在水动力中的速度场,得到分离介质的滞留时间为1.8×10 2s,反向轴速度最大可达3.08 m/s,最大切向速度半径为0.046 m,使得分离效率达到78.6%;从压力场的数值模拟结果看出,径向压强梯度从762.5 kPa/m增大到6 822.2 kPa/m,实现分割粒径达到1.78μm的效果。根据旋流器中压力场、速度场分布特征以及分离介质轨迹等数值模拟结果,提出延长分离介质的滞留时间、提高进料压力、降...     

锥角对导叶式旋流器分离性能影响试验研究

在其它结构参数和操作参数不变的情况下,对锥角为5°、7°和10°的导叶式固液分离旋流器的分离性能进行了试验研究。试验结果表明,在一定范围内,7°锥角旋流器总分离效率最高、压降较低;锥角不同,对不同粒径的固体颗粒的分离效率不同;随着锥角的减小,旋流器对悬浮物颗粒的分离效率呈上升的趋势。     

中心复合设计的水力旋流器结构优化与试验研究

水力旋流器分离过程难以实现低能耗高效率的操作,现提出一种锥形溢流管的开缝结构。通过研究试验与响应面模型,以旋流器分离效率与压降为目标函数,实现锥形溢流管开缝层数、开缝位置及开缝角度的优化设计分析。针对?100 mm型旋流器,采用中值粒径为41.52μm的玻璃珠细粉测试,实验结果表明：在一定范围内开缝定位尺寸对旋流器分离性能影响较小;开缝角度和层数对旋流器分离性能影响显著。得出最优组合是溢流管开缝层数为3层、开缝定位尺寸为5.3 mm、开缝角度为58°的旋流器。较之常规型水力旋流器,经多次实验得出入口流量为920 mL/s,旋流器分离效率增幅率为0.26%,达到最高,压降降低率为24.88%,可见节能效果显著。     

重介质旋流器的结构优化设计研究

针对传统重介质旋流器的分离效率和分离精度比较低的问题,采用独特的溢流中心管,设计一种直径为Φ300 mm的新型重介质旋流器,达到弱化物流分选中的流体紊乱和中间空气柱的目标.经研究得出结论:该新型重介质旋流器,不仅可减少湍流混合,而且可提高分离精度;对小于2 mm的细粒煤分选时,得到的可能偏差Ep值是0.04,且分选密度...     

基于Plackett-Burman设计的微型旋流器结构参数灵敏度分析

为了研究微型旋流器结构参数对油水两相分离效率的影响,采用计算流体动力学分析方法,借助Plackett-Burman试验设计,以微型旋流器结构参数为研究对象,开展结构参数的灵敏度分析优选。针对不同试验组的微型旋流器结构,进行数值模拟和实验验证研究,研究对油水两相分离效率的影响规律。结果表明,结构参数的显著性由高到低的顺序为柱段旋流腔直径>溢流直径>底流管长度>小锥角>柱段旋流腔长度>大锥角>溢流口插入深度。随机选取6#和11#微型旋流器开展室内实验,对数值模拟结果的准确性进行验证,随着含油浓度的增加分离效率呈现逐渐降低的趋势,模拟值和实验值的平均误差为2.83%,呈现出了较好的一致性。