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。     

水力旋流器压降及压力分布特性的数值模拟

利用数值模拟技术，研究了水力旋流器内的压降及压力分布特性，计算得到的各种旋流管的压降结果和实测值吻合较好，其相对误差不超过15％，径向压力梯度的计算结果表明：圆筒段不利于分离；大锥段有利于油滴向轴心方向运移，尾直管是油滴向轴心移动的低效区。旋流管各段压降所占比例基本上不随流量变化而变化，其中圆筒段最小，小锥段最大，尾笔段稍大于大锥段。     

水力旋流器结构形式及参数关系研究

目前，水力旋流器在油田采出液预分离和含油污水处理中逐步推广应用。水力旋流器具有结构简单紧凑、效率高、体积及占地面积小等优点。对水力旋流器结构及参数关系进行了分析。通过改进与优选水力旋流器结构，得到旋流器单体的双入口结构理想型式为反涡线、大小锥段为圆弧过渡形式。同时简要分析了高次曲线与正余切曲线结构的锥段过渡形式，确定出合理的水力旋流器单体旋流腔长度为65mm。经过理论研究和对比试验发现，具有结构参数关系模型的水力旋流器较常规结构的水力旋流器有更高的分离效率。     

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。     

柱型水力旋流器多相流场及分离过程的数值模拟

选用混合模型对柱型水力旋流器的多相流流场和随时间变化的分离机理进行三维数值模拟，对两相流体的切向速度、轴向速度、径向速度、不同时间的体积分布进行模拟。研究成果为前人试验和理论总结提供了有力的理论支持，同时对旋流器的进一步研究提供了更多信息。     

黄河泥沙分离的水力旋流器数学模型建立与分析

阐述关于采用以水力旋流器作为分离平台,黄河泥沙分离时液流数学模型的建立和泥沙颗粒的运动动力特性的分析,细微泥沙颗粒在水力旋流器里对液流影响可忽略,迎过分析进入旋流器液流具体分析液流等式和建立RNG数值模型等式。了解颗粒运动轨迹和涡旋效应对液流颗粒运动的影响,以及颗粒分离的效率影响因素,继而,对采用水力旋流器对黄河泥沙进行分离的数学模型的建立提出研究方向。     

液液分离水力旋流器流场激光测试研究

在不同流量和分流比的多个工况下应用LDV／APV可适性激光多普勒测速仪，对35mm液液分离水力旋流器模型各锥段的不同截面进行了流场测量。实验结果表明，由于旋流介质的切向冲刷作用，大锥管段的测试效果比较好；随流量或分流比的增大，旋流分离能力均增强，旋流器中心的空气芯增粗；越往尾管段，空气芯脉动逐渐增强；在每条测量半径上，空气芯边缘和旋流器器壁附近，湍流度较大，半径中央区域内分布平缓。     

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。     

含油污水分离动态旋流器湍流流场特性研究

采用DSM湍流模型对含油污水分离动态旋流器的湍流流场进行了数值模拟。模拟结果表明油污水分离动态旋流器内的流场是三维非对称分布的,分析了湍流流场速度的分布规律,轴向和切向速度的模拟结果和实验结果基本吻合,径向速度的模拟将有助于动态旋流器结构及性能的分析,压力降与入口压力对分离效率的影响都是单独通过转速或流量的变化间接体现的。深入研究动态旋流器湍流流场特性及分离机理,对提高分离效率和结构优化提供了参考。     

水力旋流器分离准数模型的研究

对影响水力旋流器性能的结构参数、操作参数和物性参数及各种分离性能指标进行了综合研究。利用相似理论结合水力旋流器分离磷酸污水的实验数据，借助逐步回归分析方法建立了描述相似准数间相关关系的准数模型。该模型可用于分离磷石膏及类似物料的水力旋流器分离性能的预测，还可对水力旋流器进行优化、放大设计及操作优化。     

水力旋流器分离理论的研究与发展趋势

介绍了国内外对水力旋流器分离理论研究的现状，简要分析了各种分离理论特点，并提出用非线性随机理论来描述水力旋流器的分离过程，并对其发展进行了展望。     

原油脱水用旋流器两相流场模拟及操作性能和分离性能研究

基于计算流体力学(CFD),采用FLUENT中的欧拉两相流模型对原油脱水用旋流器中的两相流场进行数值模拟研究,并通过试验和模拟研究了它的操作性能和分离性能。结果表明,原油脱水过程中,随着含油量的增大,旋流器内轴向速度变化不大,而切向速度沿轴向衰减严重,有效分离区域缩减,且旋流器内存油增多,中心油柱较明显。进料含油50%时,中心油柱的长度约为旋流器总长度的2/3。随着进料含油量的增加,旋流能量损失增大。原油脱水用旋流器的底流压力降随处理量呈幂函数增大。     

水力旋流器湍流特性研究

在介绍水力旋流器湍流特性的研究意义及前人研究成果的基础上，对水力旋流器中湍流能量的产生、分布和转化机制以及湍流对水力旋流器固液分离性能的影响进行了探讨。研究表明，较高的湍流强度将降低旋流器的分离效率，而雷诺切应力的存在则对旋流器的工作有利有弊。研究成果对水力旋流器的优化设计与运行具有指导意义。     

油水分离旋流器分离性能的数值模拟分析

以某一特定结构的旋流器作为研究对象,采用mixture混合模型、symmetric曳力模型及RSM雷诺应力模型等,通过数值模拟的手段分析操作参数、物性参数与分离效率之间的关系。其中,最佳溢流比为0.14;最高分离效率为96.85%;由于受剪切力的影响而出现变形、破碎及再碰撞聚结的影响,粒径为1 mm时,分离效率最高。     

固体颗粒对水力旋流器冲蚀磨损特性的影响

针对工业污水处理系统中水力旋流器壁面的冲蚀磨损问题,采用FLUENT软件中RSM模型和DPM模型模拟水力旋流器内液、固两相流的流动情况,并以Grant和Tabakoff碰撞模型求解器壁冲蚀磨损速率。研究了不同颗粒流速、粒径和质量流量条件下器壁冲蚀磨损规律以及最大冲蚀磨损位置。结果表明:旋流器壁面最大冲蚀磨损率随着颗粒流速的增大而呈指数递增,与质量流量呈正相关关系,但与颗粒粒径呈不完全线性增长关系;旋流器壁面冲蚀磨损率随着颗粒流速、粒径和质量流量的改变而不同,其中颗粒流速变化的影响最大、质量流量次之、粒径的影响最小;固体颗粒碰撞和磨削旋流器壁面而引起局部磨损,并且影响最大冲蚀磨损区域的出现位置。     

脱油型水力旋流器结构建模及流场分布特征研究

针对所建立的脱油型静态水力旋流器结构设计模型进行了简要的分析。根据旋流器结构特征，确定其相应的结构参数及比例缩放的关系模型，同时对旋流器流场中液流的自由涡、强制涡、组合涡与螺旋涡分布进行了理论分析与计算，对加深人们对旋流分离技术的理解，具有重要的工程实际意义。     

两种溢流口形状对水力旋流器性能影响

为了研究圆柱形溢流口和圆台形溢流口对水力旋流器分离过程性能的影响,该文通过ANSYS软件分别求解其内部速度流场和压力场,分析流场的稳定性.研究结果表明:圆台形溢流口水力旋流器中心轴处的切向速度为零,往外延伸速度不断增大,但在旋流器内壁处,切向速度骤降为零;圆柱形溢流口水力旋流器的切向速度变化规律与之相似,但圆台形溢流口...     

双给料口结构对旋流器流场特性和分级性能的影响北大核心CSCD

针对传统单给料口水力旋流器内部流场不稳定、分级精度差的问题,考察了对称双给料口结构对水力旋流器内部流场特性和分级性能的影响。内部流场结果表明,与传统单给料口结构相比,采用对称双给料口结构时,流场切向速度、轴向速度和压强均增大,中心空气柱直径增大,空气柱对称性增强,内旋流与外旋流的交界面LZVV形状更加规则,旋流体内部湍流强度降低,内部流场的稳定性增强。分级性能研究结果表明,采用对称双给料口结构时,细颗粒在沉砂中的分配率降低,粗颗粒(d=12.5μm)在沉砂中的分配率提高了7.87%,不同粒度固体颗粒沿径向规则分布,颗粒错配现象缓解,分级精度提高。研究结果可为水力旋流器的结构优化设计提供理论指导。