含油废水旋流处理配套回用工艺技术研究

目前多数油田的含油废水经过旋流器及其配套技术处理后可直接用于回注，而回注水主要指标是控制废水中的含油量与悬浮物量。在现场试验地，利用两级静态旋流器串联加过滤装置或其他配套技术工艺进行净化，测试结果十分理想。作者总结了现场实验工艺的优选设计、试验及应用。结合各种旋流处理的配套工艺与典型实验数值对比结果，优选出满足生产需求的配套回用工艺，为建立以旋流器为核心水处理设备的配套新工艺及环保范基地奠定了基础，提高了经济效益。     

静态水力旋流器压力场分布测试研究

介绍了静态水力旋流器压力场的理论分布规律,研究了旋流器内部受到离心力、径向作用力及切应力的情况.同时设计了压力场测试的实验工艺结构,利用高精度动态压力测量装置,测试出不同操作参数下静态水力旋流器旋流腔、大锥段、小锥段及尾管等不同轴向位置的压力场分布情况.对测得的压力场分布结果进行了分析,验证了压力场分布规律的可靠性.     

脱油型动态水力旋流器操作参数的试验研究--压力、压差及压降比的试验测定与分析

研究了油水分离用动态水力旋流器流量、转速及分流比等与压力的关系，同时对压力、压差、压降比进行了试验测定与分析。通过旋转的有机玻璃壳体观察，发现底流必须有一定的背压，底流压力与溢流压力有适当的压差关系时才会获得较好的分离效果。试验表明，旋流器正常运行时，必须使入口压力、底流压力与溢流压力之间获得较好的分配关系。     

水力旋流器内流体流动模型的建立

在当前预测水力旋流器内部流场的工作中采用了一拟计算方法，在假设轴对称的前提下完成了针对紊流的计算。借助于含有一个新的紊流散逸方程的常规k──∈模型已改变了紊流的闭合性。已证实现有列出的散逸方程在预测目前的流场本质特征方面存在着缺陷。对计算结果进行讨论表明，新模型能准确地预测在没有气核时常用水力进料型水力旋流器的流场特性。     

组合式预分离水力旋流器试验

在单体预分离水力旋滤器现场试验获得成功的基础上，对两种不同型式（列管式和筒式）组合预分离水力旋流器的现场性能试验和对比试验结果进行了讨论，重点对筒式组合水力旋流器的分离性能进行了研究。摸索出了较为合理的操作参数（处理量、分流比及压力降等），并对预分离水力旋流器的现场应用工艺流程进行了初步探讨。     

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。     

旋流分离技术在应用中的几个问题

从旋流分离技术的理论分析出发，结合几年来现场试验与室内实验的一些成功经验和问题，提出了石油工业开发与应用水力旋流器进行液－液两相介质分离中应注意的问题。不仅要加强理论研究，正确评价水力旋流器的性能，还要考虑水力旋流器本身的特性，从分离体系出发，进行系统设计以便确定油田水处理的合理工艺。     

紧凑型轴流式除油旋流器模拟分析与实验研究

轴流式旋流器的紧凑结构适合应用于井下狭长的空间。运用Fluent软件对不同结构的导向叶片的轴流式旋流器进行模拟分析,观察其流场特性,分析导向叶片结构参数对速度场和压力场的影响,确定最佳的导向叶片结构尺寸和样机模型。通过实验验证不同操作参数(如流量、分流比等)对分离效率的影响。在适合的操作参数下,该旋流器可以达到较高的分离效率,符合软件模拟情况。     

基于Fluent网格变形的旋流器的形状优化

目前,旋流器的流体结构优化主要局限于单参数的尺寸优化;大多采用多组网格分别模拟的方法;不仅费时,而且对于微小的尺寸变形常常难以操控。当旋流器的分离效率优化到一定峰值后,进一步提高则比较困难。为解决这一问题,提出了基于网格变形的形状优化方法。以旋流器的分离效率为目标,采用ANSYS Fluent的网格变形方法,优化了旋流器的外形结构,将旋流器的分离效率由原来的95.69%提高到了99.18%,并对比分析了优化前后的压降、速度和油相体积分布。研究结果表明：Fluent 网格变形器驱动网格节点的平滑变形,可以同时实现变形区域的结构参数的优化组合,以及优化迭代的自动化和智能化,具有良好的全局搜索能力和较强的鲁棒性;Fluent网格变形优化算法能够缩短CAD建模的时间,避免网格重构;可在单一尺寸优化的基础上,在一定范围内提高旋流器的分离效率。     

气液分离器的结构设计与流场分析

设计了一种新结构气液旋流分离装置,并介绍了该装置的结构特点、尺寸参数和工作原理。基于计算流体动力学软件Fluent,采用雷诺应力模型,模拟仿真了新型气液旋流分离器的内部流场分布。同时分析了不同分流比变化对分离器内气相浓度分布、压力和速度的影响规律。气-液分离器分离效率达到80%,说明新型气-液旋流分离器的除气处理效果优越。