固液分离旋流器壁面磨损的数值模拟

基于计算流体力学(CFD)方法, 应用Fluent软件中雷诺应力模型和离散相模型, 对重分散相颗粒分离旋流器壁面的磨损情况进行了模拟研究。结果表明, 旋流分离器壁面的磨损以局部磨损为主;在入口环形区域, 颗粒对壁面的主要磨损为冲击磨损;在圆筒体和圆锥体区域, 颗粒对壁面的主要磨损为磨削磨损;磨损最严重的部位在旋流分离器的底流口。入口环形空间磨损最严重的位置在圆周方向上100°~110°;圆柱筒体壁面的磨损成螺旋向下的带状分布;越接近锥体末端, 圆锥体壁面的磨损越严重, 在底流口处达到磨损峰值。旋流分离器内部颗粒浓度高的部位磨损严重;同时入口速度增加, 旋流分离器壁面各个部位的磨损率也会相应增大。这些结果为旋流分离器的设计及应用提供了一定的指导。     

天然气脱蜡旋风分离器分离效率的模拟

旋风分离器分离效率高,不易堵塞,用于天然气脱蜡效果显著。通过CFD软件Fluent模拟CYG-S型天然气脱蜡旋风分离器的两相流场,得到了旋风分离器内的压力、切向速度、轴向速度分布。对比了不同入口速度下的模拟与理论计算的分割粒径x50,发现具有很好的吻合度,两相模拟有一定的可靠性。结果表明：在旋风分离器锥段底部靠近壁面处的石蜡液滴质量浓度较高;随着进口流量的增加,旋风分离器分离效率提高,当进口流量为1000 m3/h时,x50可以达到5.3 μm;大粒径液滴的分离效果明显,但在所研究的进口流量范围内,进口流量的变化不能明显地影响粒径小于5 μm液滴的分离效率;柱段和锥段长度的增加使得旋风分离器的整体长度增加,延长了液滴在旋风分离器内的停留时间,提高了旋风分离器的分离效率。     

固体轻分散相旋流分离的研究

通过试验研究了固体轻分散相和液体介质旋流分离的操作性能和分离性能,结果表明:固体轻分散分离用旋流器的压力降随入口流量增加而变大;溢流分率随压降比的增大而增大;分离效率随底流管长度的增加基本不变;分离效率随入口流量的增加而增大,并趋近某个<100%的值;分离效率随着分流比的变大先变大,到达一个最大值之后又变小。     

液-液水力旋流器准自由涡的数值模拟研究

利用流场数值模拟软件FLUENT,结合激光测量结果,对液-液旋流器准自由涡进行了数值分析研究。结果表明,描述准自由涡的流型常数n和c不是恒定不变的常数。在不同的轴向位置,n和c都是不同的,n先随z/D的增大而增大,约在z/D=7处达到最大值,而后随z/D的继续增大而减小;c随着z/D的增加而减小。当入口平均速度增大时,n基本保持不变,而c随入口平均速度的增大而增大;当分流比增大时,n和c基本保持不变;当物料黏度增加时,n和c随黏度的增加而减小。     

对称多入口型旋风分离器的数值模拟

利用Fluent软件提供的RSM模型,使用Simplec算法,对对称多入口型旋风分离器进行数值模拟。通过模拟,分析旋风分离器内的切向速度场、轴向速度场及压力场的分布。结果表明,对称性的结构有助于对称流场的形成,从而保持流场的稳定;切向速度分布有着明显的驼峰特征,轴向速度分布分为上行流、下行流区域,压力为顺压分布。