除油旋流器入口流量与基本性能的关系研究

对除油旋流器边壁的油滴粒径变化、旋流器的分离效率以及压力降与入口流量之间的关系进行了研究。结果表明 ,当入口流量达到一定程度时 ,旋流器边壁的平均粒径随入口流量的增加而降低 ,分离效率随入口流量的增加而增加。整个旋流器以及旋流器各段的压力降均与入口流量成指数关系 ,都随入口流量的增加而增加。在旋流器的压力损失中 ,进口、旋流腔及大锥段所占比例最大 ,且基本不随入口流量的变化而变化 ;小锥段次之 ,并随入口流量的增大而增大 ;直管段的压力损失所占的比例最小 ,它随入口流量的增大而不断降低。     

入口形式对旋流器内油滴聚结特性影响研究

以等截面双切向入口旋流器以及轴向进液螺旋导流入口旋流器为研究对象,采用Euler-Euler双流体模型与群体平衡模型(population balancemodel, PBM)耦合方法,对两种旋流器结构开展数值模拟及分离性能实验,分析两种入口结构对旋流器内油滴聚结特性及分离性能的影响。结果表明:当处理量在2～6 m3?h-1、溢流分流比在10%～30%时,切向入口旋流器分离效率略高于轴向入口旋流器,两种结构最高效率均在99%以上;切向入口旋流器在入口通道内几乎不发生聚结现象,而轴向入口旋流器螺旋入口流道内聚结现象明显且沿流道方向逐渐增强;入口油滴粒径在20～50μm时,切向入口旋流器溢流口油滴粒径分布在91～98μm,底流口油滴粒径分布在87.5～91μm,两出口处油滴粒度分布均大于轴向入口旋流器,对油滴呈现出了较好的聚结效果。     

柱形旋流器油水分离效果研究

建立了一套柱形旋流器油水分离实验流程。通过改变油水两相泵入速度、溢流口流量等操作参数,得到了入口流速、分水率对分离效果的影响趋势,并比较了二级柱形旋流器并联和串联两种连接方式的分离效果。结果表明,一定结构的柱形旋流器存在最优的入口流速和分水率;在2.8 m/s的入口流速下,二级柱形旋流器并联油水分离效果最好。     

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。     

倾斜入口流道的水力旋流器数值模拟分析

研究入口流道带倾角的水力旋流器模型,用GAMBIT软件建模并划分网格,运用FLUENT软件对其油水分离情况进行数值模拟,分析了传统直入口流道与带倾角入口流道的区别。发现倾斜入口模型压力降明显降低,有助于降低旋流管能耗。倾斜入口模型模拟中,底流处油的浓度较低,分离效果较好。     

颗粒入口位置与粒径对旋流器分离效率的影响

水力旋流器入口截面上不同位置的颗粒存在着不同的运动轨迹,不同的运动轨迹可以直接反映旋流器的分离性能,因此,弄清楚入口截面上的分离高效区非常重要。采用EDEM-FLUENT耦合数值仿真分析方法,将入口截面离散化为一系列的节点,针对不同粒径的球形水合物颗粒,统计研究了入口各节点位置的分离效率、运动轨迹和总分离效率。得到以下结论:水合物颗粒的分离高效区位于入口的上侧和内侧的交汇区域,而下侧和外侧交汇的区域为分离低效区,中间存在一个狭小的分离中效区。分离高效区中水合物颗粒的运动轨迹主要为短路流。随着水合物粒径的减小,分离高效区会向入口上侧和内侧交汇区域收缩,并趋于稳定。提出了颗粒入口位置分离效率的新概念,并可以利用它来确定水力旋流器的总分离效率。     

含聚合物工况下旋流器分离特性的CFD-PBM数值模拟

以螺旋导流内锥式旋流器为研究对象,基于幂律流体模型对含聚合物工况下旋流器内油滴的聚结现象及其对分离性能的影响进行了CFD-PBM数值模拟。结果表明:增加聚合物的浓度,使油滴在锥段内的轴向运动距离延长,边壁附近油滴粒径逐渐增大,增加了油滴从溢流口流出的难度,使分离效率大幅降低;在含聚合物的工况下,增大入口流量使油滴在旋流器轴心区域聚结现象非常明显,分离效率从37.63%提高至80.86%;增加入口含油浓度可以大幅提高旋流器内油滴碰撞聚结的几率,油滴粒径大幅增大,但分离效率会先增后降,入口含油浓度4%时分离效率最高(73.53%)。     

水力旋流器流动特性的数值模拟研究

本文采用双流体模型以及RSM雷诺应力湍流模型,以油水混合液为介质,对水力旋流器的油水分离过程进行模拟。研究结果表明:旋流腔为预分离段,使油水两相粒子达到径向上的规律性分布,起到主要分离作用的是锥段,使油水两相分别从不同的出口排出。通过改变水力旋流器的入口段角度,分析入口角度变化为旋流器分离效率的影响,结果表明:旋流器的入口角度对分离性能的影响不可忽略,当β=0°和β=45°时分离效率较高,当β=60°时分离效率最低。     

组合式水力旋流器操作参数对其分离性能的影响研究

依照水力旋流器组合化的发展趋势,提出了一种将两个水力旋流器进行串联的组合式水力旋流器结构,并对新结构开展实验研究,着重考察操作参数对组合式水力旋流器的性能影响,得到底流率、入口浓度和入口流量与分离效率和压力降的变化规律。     

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。     

充气水力旋流器用于油水分离的试验研究

研究了充气量、进料量、分流比以及底流出口压力等主要操作参数对充气水力旋流器分离效率影响的规律 ,得出了较好的工况点 ;与相同结构参数的未充气旋流器的分离性能进行了对比 ,结果表明 ,充气旋流器能明显改善油水分离条件 ,具有较宽的操作弹性和较高的分离效率 ;同时用库尔特粒径分析仪分别测定了它们进口和底流口油滴的粒径分布 ,发现在旋流器中充入空气 ,强化了气浮 ,能够进一步分离更细粒径的油滴。     

除油水力旋流器内油水分离过程数值模拟

采用计算流体力学的有限体积法(FVM),对液-液水力旋流器的轻相分离过程进行了非稳态的数值计算,得到了油相在旋流器内的逐渐分离、聚积和运移的过程。进一步分析发现,该旋流器的小锥段分离作用突出,而大锥段和旋流腔的分离作用较小,但大锥段具有重要的过渡作用。     

含水量对油脱水型旋流器性能的影响

通过实验研究了用于含水油脱水的液液旋流器的主要操作特性与分离特性,包括含水量对操作性能和分离性能的影响规律。结果表明,油水混合液的含水量达到一定范围时,有转相现象出现,此时压力降最低,同时含水量对分离性能有显著的影响。因此,一方面可以通过调节底流分率以获得最佳的分离性能,另一方面当含水量较大时可应用较大底流一溢流口径比的旋流器。     

除油水力旋流器溢流口结构试验研究

通过对旋流器溢流口结构的深入研究。设计出3种新型溢流口结构──涡流屏蔽罩式、涡流屏蔽罩和涡流探测管组合式以及实心涡流屏蔽管式溢流口。利用MARVERN激光粒度仪,在室内模拟试验装置上进行了分离性能测试,并从粒级效率和压力降两方面综合评价了3种溢流口结构的分离性能。测试和分析结果表明,溢流口直径越小,分离效率越高,压降也略有增大;涡流屏蔽罩式、涡流屏蔽罩和涡流探测管组合式溢流口可以降低压降7％以上,而分离效率基本不变;实心涡流屏蔽管式溢流口和带下倾角的入口流道组合可以大大降低旋流器的压降。     

锥齿型水力旋流器的分离特性研究

对锥齿型水力旋流器的性能进行了试验研究，结果表明这种新型水力旋流器的分离精度、分流比、分离粒度和总分离效率均高于普通水力旋流器的相应指标。还研究了中心锥的几何参数和位置对分离特性的影响。     

水力旋流器能耗机制与节能原理研究 Ⅷ.优化节能原则

研究了水力旋流器的节能与强化分离性能的匹配优化。结果表明,旋流器能耗的降减与分离性能的强化具有一致性,于是提出了兼顾节能与强化分离性能的优化节能原则;研究了能耗系数与运行费用准数之间的关系,表明最低运行费用准数并非对应最小能量耗损,并探讨了流场结构对运行费用准数的影响规律;系统地给出了旋流器在以不同工艺指标为目标函数时的优化结构组合基础数据库,为在不同工艺场合下运行的旋流器的优化节能提供出设计指导     

旋流分离器流体流动理论研究与实践

旋流分离器中流体流动规律的研究是认识其分离机理与能耗规律的基础。通过对单相与两相时均流场的研究，获得了对分离机理的新认识。基于流场的湍动性对分离有重要影响，通过湍流场的研究，获得了湍流度与ｄｓ０的关系式。在探明流动的压力场基础上，揭示了旋流器能耗的机制。在理论研究指导下，研究成功了磷酸污水处理用旋流器、淀粉精制用超小型旋流器、油中除水旋流器和反应器内置式触媒回收用旋流器等。     

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。     

液-液型水力旋流器应用研究

水力旋流器是一种在多个工业部门有着广泛应用的重要分离设备,阐述了水力旋流器的工作原理,应用现状和研究进展,并对今后旋流器的工业应用趋势和新结构的研究提出了展望。     

细颗粒杂质旋流脱水油田现场试验研究

针对大庆油田现场实际情况 ,在原有室内实验研究的基础上 ,采用水力旋流器对细颗粒杂质的分离处理做了试验研究。试验结果表明 ,随流量的加大脱水率有增加的趋势 ,最高可达 90 %左右 ,但并非流量越高越好 ;分流比为 8.75 %以下时效果较为理想 ,但分流比过小时 ,旋流器底流管路中出现明显堵塞现象 ;5°锥角旋流器的分离效果要优于 8°锥角旋流器 ,且压力损失相对较低。初步试验研究表明 ,采用水力旋流器对油田污水中的细颗粒杂质进行处理是可行的