水力旋流器结构与分离性能研究（三）：锥段结构

研究了水力旋流器锥段结构开关肥及锥段体积对其分离性能的影响，结果表明：采用螺旋型锥段结构时水力旋流器处理能力最高；采用抛物线型锥段结构时水力旋流器的分离修正总效率最高，分离精度最高，分流比最小；采用普通型光滑直锥时旋流器分离粒度最小，随着光滑内壁型锥段体积的增大，旋流器分离修正总效率呈线性提高，而旋流器分流比则呈线性下降。     

水力旋流器结构与分离性能研究（二）：溢流管结构

研究了水力旋流器溢流管结构形状对其分离性能的影响，结果表明：溢流管采用３０°渐扩管加锥结构时，水力旋流器处理能力最高；溢流管加虹吸装置时，水力旋流器分离修正总效率最高、分流比最小；采用普通型薄壁直圆管结构时，水力旋流器修正分离粒度ｄ５０Ｃ最小、分离精度α值最高。     

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。     

水力旋流器结构与分离性能研究（四）：———底流管结构

研究了水力旋流器底流管结构形状对其分离性能的影响,结果表明：采用２０°渐扩管结构的底流管时水力旋流器处理能力最高、分离粒度最大;在直管型底流管下部加设堵气锥时水力旋流器分离修正总效率最高、分离粒度最小、分流比最小;采用传统的直圆管结构时水力旋流器分离精度α值最大;采用水封式直圆管结构时水力旋流器分流比最大。     

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。     

水力旋流器分离空间匹配优化研究

首次系统地研究了水力旋流器分离空间匹配系数对其分离性能和能量耗损等方面的影响，结果表明，随着柱锥空间比值的增大，分离修正总效率上升，能耗系数降低，分离粒度和分离精度则呈二次曲线形变化。最后给出了适应不同场合要求的水力旋流器的最佳分离空间匹配系数和圆筒段长度推荐值。     

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。     

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。     

油水分离水力旋流器锥段长度对速度场影响研究

油水分离水力旋流器锥段长度对旋流器的性能影响非常巨大,用CFD计算方法对旋流器通过运用雷诺切应力RSM湍流模型与代数滑移应力ASM,基于欧拉法的Mixture两相流模型进行模拟分析。得到大小锥段长度变化对两锥段的轴向与切向速度影响,结果表明旋流器内旋流轴向速度对大、小锥段长度均敏感,外旋流切向速度对大锥段长度敏感。研究结果为优化旋流器结构与设计提供参考．     

液液水力旋流器流场特性与分离特性研究(六)——结构参数对分离特性的影响

对液液水力旋流器主要结构参数 ,如旋流腔长度、锥段长度等分离特性影响因素进行了分析 ,并针对普通油水混合液和含聚合物的油水混合液分别进行了研究。     

Experimental study on the separation performance of air-injected de-oil hydrocyclones

The developing status and separating principle of de-oil hydrocyclones are first simply introduced. The ways to enhance the hydrocyclone's separation efficiency are described based on theoretical analysis. One of the ways is to inject air into the hydrocyclones so as to combine them with oil to form oil–gas compound bodies, and then increase the de-oil efficiency. By means of injecting air into the hydrocyclone, a new type of hydrocyclone, i.e. air-injected de-oil hydrocyclone (AIDOH), was developed. The basic separation principle of the AIDOH, prototype structure, the experimental technical process and facilities are introduced. Laboratory experiments were carried out. The effects of different geometric parameters, including the vortex finder diameter, and the length, the micro-pore diameter, and different operating conditions, such as flowrate, split ratio, gas–liquid ratio, and especially the air-injecting position, were studied. It was also found that the best injecting part is at the fine cone segment. Further experimental studies were continued to confirm the detailed part in the fine cone segment, which included one-third segment and two-thirds segment. Results show that the best air-injecting part is the first one-third of the fine cone segment. Research indicates that the AIDOH has satisfied the separation effect.     

脉动流参数对旋流器分离性能的影响

介绍了脉动实验系统及相关的实验参数,研究了脉动流的一些主要参数对水力旋流器分离性能的影响,详细分析了脉动周期比、流量脉动幅值比和雷诺数等参数对水力旋流器用于细颗粒分离性能的影响。结果表明,在脉动周期比为0.68及流量脉动幅值比为2%左右等条件下,流量的脉动反而会提高水力旋流器的分离效率。     

两种入口结构旋流器性能对比试验研究

研究了两种入口方式对旋流器分离性能的影响。通过对比试验发现,新型入口结构的旋流器可以在不降低分离效率及处理量的情况下减少旋流器内的压力损失,具有降低能耗的作用。     

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。     

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     

水力旋流器分离过程的 Monte Carlo 模拟

根据颗粒在水力旋流器中的运动特点，提出了颗粒运动状态的交换构成三角马尔可夫链的观点，建立了水力旋流器分离过程的随机数学模型，并利用ＭｏｎｔｅＣａｒ┐ｌｏ方法进行了数值模拟，模拟程序中采用变参数设计，在输入一定的结构和工艺参数下，由计算机自动生成水力旋流器分离过程的级效率曲线，并给出总效率值；并计算了在不同容量下的模拟精度，结果表明样本容量越大，模拟精度越高     

基于离散相模型的双锥型水力旋流器磨蚀分析

基于计算流体动力学(CFD)方法,采用Gambit建模,利用Fluent软件中的离散相模型(DPM)进行分析,分析出了普通双锥型水力旋流器内壁的磨损部位包括切向入口处、旋流腔和大锥段的交界处,以及大锥与小锥的交界处等;改进后旋流器的磨损情况得到了明显的改善,分离效率也有所提高。同时,对双锥型水力旋流器的压力特性进行了分析。     

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