固-液水力旋流器的人工神经网络模拟

文中用改进的BP人工神经网络(ANN)方法,建立了固-液旋流分离器的网络模型,实现了根据处理物性参数和分离要求进行固-液水力旋流器结构与操作工艺参数的全面设计,弥补了以往数学模型方法的某些不足,为固-液水力旋流器结构参数和操作工艺参数的优化提出了一种有效而简单的新方法。     

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。     

水力旋流器进料物性参数对其流场规律的影响

在水力旋流器的结构参数和操作参数一定的情况下,改变进料物性参数(包括固相密度、粒度及浓度),用粒子动态分析仪(PDA)对水力旋流器内固相颗粒运动规律进行测试。根据测试结果,探讨了进料固相物性对水力旋流器内固粒运动规律的影响,为水力旋流器的结构优化以及进一步推广应用提供了重要的理论基础。     

细颗粒分级复合型水力旋流器结构及工艺参数的优化研究

Ca(OH)_2提纯是实现电石渣制备石灰石的关键环节,通过复合型水力旋流器对电石渣细颗粒分级,其结构参数和工艺参数,以及颗粒的物性参数直接决定Ca(OH)_2的提纯效果。基于RSM模型和混合多相流模型,对复合型水力旋流器的流场进行数值模拟,分析旋转栅结构对流场的影响;同时在平衡轨道理论的基础上,建立复合型水力旋流器的分离粒径预测模型,根据电石渣颗粒的基本特性,对复合型水力旋流器进行结构优化;制作试验样机,采用二次正交旋转组合试验设计,参考分级粒径、分离效率、处理量、分离精度、分股比5项分离指标,验证复合型水力旋流器的分离效果,确定最佳工艺参数。试验结果显示,在进料速度2.1 m/s,旋转栅转速1 205 r/min,进料质量浓度22%的操作条件下,综合分离效果最佳,此时分级粒径为70μm,分离效率达81.3%,处理量为406.7 kg/h;与静态水力旋流器对比结果表明,复合型水力旋流器在压力损耗和离心力场强度方面具有明显优势,而在颗粒的滞留时间方面处于劣势。     

水力旋流器结构参数优化研究

水力旋流器主要用于钻井作业过程中清除从地层返出的钻井液携带的岩屑砂粒,本文针对钻井液除砂采用的固液水力旋流器存在的不足,利用Fluent软件对四种不同结构参数的水力旋流器进行优化仿真,研究不同结构参数时旋流器流场中的静压力、切线速度及分离效率的变化规律,研究结果有助于提高旋流器的分离性能。     

水力旋流器内固相颗粒流动角的实测研究

介绍了利用粒子动态分析仪对水力旋流器内固相颗粒流动角进行的实测研究,分析了固粒流动角与分级分离的关系,并探讨了结构参数与操作参数对固粒流动角的影响,为进一步查清水力旋流器的分级分离机理及其结构与操作参数的优化提供了理论依据。     

适用于超低进液量的微型水力旋流器结构优化

针对超低进液量条件下油水旋流分离精度难以保障问题,提出了一种微型水力旋流器结构。借助3D打印技术试制微型水力旋流器样机,开展室内分离性能测试。基于Plackett-Burman设计对影响旋流器分离性能的主要结构参数进行显著性筛选,得出了结构参数对底流口含油浓度影响的显著性排序。结合最陡爬坡设计与响应曲面法,对显著性较高的结构参数与底流口含油浓度间的数学关系模型进行构建,基于最小二乘法对模型进行求解,确定出可提高分离性能的结构参数最佳匹配方案。对初始微型水力旋流器结构及优化结构开展不同分流比、处理量以及含油浓度条件下的分离性能对比实验,实验得出优化后结构在溢流分流比为30%,处理量为1.0 L/min,含油浓度为2%时质量效率最高,达到99.85%。优化后旋流器的分离性能明显高于初始结构,实验结果验证了响应面设计优化方案的准确性,同时也证明了设计的微型水力旋流器在超低进液量条件下油水分离的高效性。     

分散相在水力旋流器内分离效率的数值模拟研究

依据计算流体动力学(CFD)的计算方法,采用CFD软件包FLUENT对水力旋流器的气-固-液三相流流场进行了数值模拟研究。追踪了水力旋流器中颗粒相的运动轨迹,根据模拟结果研究了操作参数、结构参数与分离效率的关系并利用正交试验法对影响分离效率的各因素进行综合评价。文章最后针对研究的局限性提出了自己的展望。文章为更深入地研究水力旋流器的多相流动提供了基础和参考。     

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。     

高分离精度的水力旋流器的开发

介绍了一种具有中心锥和溢流管附件的新型水力旋流器，分离性能试验表明其分离精度较高；对中心锥的结构及其位置参数进行了优化研究。     

新型电石渣除杂用水力旋流器的结构设计

根据电石渣的物理特性,设计出一种用于电石渣除杂的新型水力旋流器,分析此电石渣除杂用水力旋流器的结构,结合标准水力旋流器的结构设计理论,给出了该水力旋流器的结构设计参数,并使用流体力学仿真软件Fluent对此新型电石渣除杂用水力旋流器的压力分布、切向速度、颗粒轨迹和湍动能进行模拟分析,最终结果表明此水力旋流器有较好的分离效果。     

不同流量条件下导叶式液—液水力旋流器流场测试

在对导叶式液一液旋流器进行分离性能试验研究的基础上,应用APV激光测试技术在不同流量条件下对该类水力旋流器内部流场进行了测试,从流场的角度进一步分析了人口流量这一操作参数对水力旋流器分离性能的影响,为水力旋流理论的研究提供了新的思路。     

内部增加中心柱的旋流器流场的数值模拟

针对内部增加中心柱对分离电石渣用水力旋流器流场的影响,分别开展了无中心柱和内部增加中心柱的静态水力旋流器的流场模拟。利用Fluent软件对加载电石渣浆液的两个水力旋流器模型进行数值模拟,分别从压力、切向速度、湍流强度和速度矢量四个方面进行分析。模拟结果表明,内部增加中心柱使旋流器的能量损失减少,旋流器内的流场更稳定,有利于提高旋流器的分离效率。搭建试验平台进行试验研究,验证增加中心柱的水力旋流器的可行性。     

水力旋流器分离效率影响因素的研究进展

旋流器分离效率的影响因素有结构参数、操作参数和物性参数。结构改进和新型旋流器对油水分离效率有较大改善,但提高潜力有限;操作参数的优化可以达到最高分离效率,但受结构和物性限制;油水性质是影响分离效率的决定因素。对油水物性的研究和改善将是未来旋流器发展的方向。     

旋流器离心浓缩工艺参数的优化

为解决煤矿尾矿处理不当对环境以及生态平衡造成的影响，急需实现尾矿的资源化利用。在对水力旋流器基本结构及浓缩工艺流程分析的基础上，设计对旋流器浓缩效果验证的试验装置，并重点对入料压力、进料浓度、底流口直径、溢流口直径对旋流器浓缩效果的影响展开试验研究，得出最佳浓缩效果的工艺参数。     

旋流器底流分率的试验研究及数学模型

确定旋流器操作参数与结构参数的关系以及建立操作参数的数学模型对改善其分离性能是至关重要的。底流分率能够准确体现其分离效率与分离效果。通过准确的试验数据在较大尺寸范围内研究其操作性能,重点考察了各种结构尺寸、流量、压力降对底流分率的影响;拟合确立了旋流器底流分率的最终数学模型,为旋流器的设计、数值模拟提供了准确而可靠的试验依据。     

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。     

水力旋流器进口欧拉准数的实验研究及其数学模型

确定旋流器操作参数与结构参数的关系对改善其分离性能是重要的。操作参数主要有进口欧拉准数、进口雷诺准数、压力降以及底流分率。进口欧拉准数能全面体现旋流器的操作特性。通过准确的实验数据在较大尺寸范围内,考察了各种结构尺寸及其他操作参数对进口欧拉准数的影响。拟合确立了进口欧拉准数的最终数学模型。给旋流器的设计、数值模拟提供了准确而可靠的实验依据。     

轴流式两级一体化水力旋流器结构参数优选北大核心CSCD

为实现采油井筒井下等有限空间内开展油水高效分离处理,设计了一种新型轴流式两级一体化水力旋流器,对旋流器9种不同结构参数对分离性能的影响规律进行了系统研究,并对结果进行了试验验证。依据各结构参数对旋流器分离效率的影响,确定了最佳结构参数,获得最高分离效率为96.38%、溢流压降为89.42 kPa;重点对二级稳流锥角参数变化对质量效率影响并不稳定的原因进行探究,研究发现特定的二级稳流锥角为12°时,在二级稳流锥角外壁面处不产生循环流,且在总溢流口上方位置会产生回流现象,从而可最大程度提高分离效率;旋流器内的循环流和回流也会影响压降的变化,增大溢流压降更有利于油相分离。本文研究可为轴流式水力旋流器的结构设计及实际应用提供参考。     

旋流过滤器的结构与性能研究

基于旋流设备的多元化发展趋势,开发了一种新型旋流过滤的组合式分离器.该结构以轴流导叶式水力旋流器为原型,其部分筒段和锥段都由过滤介质制成.本研究针对这种新型的旋流过滤器进行不同结构参数和操作参数下的实验研究,并与同尺寸的旋流器进行了比较.实验发现,在分离效率变化不大的情况下,旋流过滤器的处理量更大,其组合形式是以小锥角搭配短筒段为最佳,并总结出过滤介质孔径对分离性能的影响规律.