分流比对两相旋流器性能的影响

通过计算流体动力学Fluent软件,研究分流比对旋流分离器性能的影响,模拟了旋流器内分流比对旋流器所处理流体的压力特性、速度分布及分离效率的影响。发现随着分流比的增大,底流压力降增大,溢流压力降降低,分流比与压降比呈线性关系;简化效率Ej及质量效率Ez变化趋势相似,随着分流比的增加都呈现增长趋势,而综合效率E却随着分流比增加呈现先增大后减小的变化趋势。当分流比为12%时,旋流器综合效率最高,而此时简化效率与质量效率均高于90%。通过室内试验,得出模拟与试验结果吻合良好,从而验证了模拟计算结果的可靠性。     

轴入式两级串联旋流器流场分析与性能评估

为解决狭长空间内无法实现油水两相介质高精度分离的问题,结合旋流分离理论,设计了一种可实现轴向进液的两级串联旋流器,针对该装置开展内部流场特性及 分离性能研究。揭示了不同处理量及分流比对旋流器内速度场、压力场、浓度场以及分离效率的影响规律。结果表明：随着处理量的增大,底流口压降最大值逐渐增大且增长速率逐渐增大,旋流腔内切向速度也逐渐增大;增大一级溢流分流比,可减小环式通道及二级旋流器内的切向旋动能,二级溢流分流比对一级旋流器分离性能影响不大;实验及模拟得出研究范围内一级分流比为20%、二级分流比为15%时分离效率最高,最佳处理量为4.8 m3/h,最佳总分流比为32%;装置对不同流量、不同分流比条件具有较强的适应性,分离效率最高可达99.6%。     

脱油型静态水力旋流器压力损失测试研究

通过分段测试得到水力旋流器内部各分段压力损失占总压损失的比例情况，同时得到脱油型静态水力旋流器流量、分流比分别与压力、压力损失和压降比的拟合曲线近似呈乘幂关系。通过实验测定与理论分析，发现旋流器有效分离时底流需保持合理的背压，而当溢流压力与底流压力满足适当的比例分配关系时分离效果才较为理想。     

不同导叶结构对旋风管分离性能的影响

为了系统评价导向叶片结构对输气站场用旋风管分离性能的影响,计算模拟了叶片数量为3~15、叶片厚度为2~12 mm的弧形、梭形、楔形3种不同叶片形状下旋风管的分离效率和压降。结果表明:旋风管的压力和切向速度均沿轴线对称分布,中心涡核处的压力最低,而叶片出口处的切向速度最大为18 m/s;随叶片数量的增加,旋风管的分离效率和压降增大,当叶片数量大于4时分离效率的增长较缓慢,但均能除尽粒径大于4μm的颗粒,而增加一个叶片导致压降增加2 000 Pa;叶片厚度增加,分离效率和压降增大,尤其是对粒径为1.5μm的颗粒,旋风管的分离效率从2 mm的44.18%增加到12 mm的96.17%;楔形叶片旋风管的分离效率最大,可除尽粒径大于3μm的颗粒,压降也最大,比弧形叶片约增加4 500 Pa。     

背压对脱水除油一体式液液分离旋流器流场及分离性能影响的研究

应用FLUENT流体动力分析软件,对脱水除油一体式液液分离旋流器进行了数值模拟,分析了底流背压、溢流背压对旋流器速度分布、流量分率及分离效率的影响。结果表明,底流背压和溢流背压对旋流器流量分率的影响可归结为压降比的影响;底流背压和溢流背压对旋流器分离效率的影响可归结为底流分率的影响;牛顿效率比传统的除油效率和脱水效率更能全面地表征旋流器油水分离的性能。随着底流分率的增大,牛顿效率先升高再降低,存在一个最佳操作点。研究结果及新的表征方法对旋流器的研究和实际应用具有指导意义。     

离子液体烷基化工艺用新型旋流反应器压降比的试验研究

在室内对离子液体烷基化工艺用旋流反应器的压降比性能进行了试验研究。结果表明:离子液体烷基化工艺用旋流反应器的压降比,随着溢流比的增大而增大,随着进料比的增大而减小,随着入口流量的增大而增大;根据试验结果,建立旋流反应器的压降比计算模型;随着压降比的增大,轻相回收率增大,重相回收率减小;旋流反应的压降比把回收率与操作参数联系起来,用于指导旋流反应器适应不同的现场工艺。     

锥形溢流管开缝水力旋流器流场特性与分离性能研究

为降低旋流分离器压降,达到节能减排的目的,设计溢流管底部开缝结构的旋流器。通过固液分离试验与数值模拟相结合,对常规溢流管（型号Ⅰ）、溢流管双切开缝（型号Ⅱ）、溢流管单切开缝（型号Ⅲ）的旋流器入口流量由780 m L/s逐渐增至1 000 mL/s时的分离性能进行分析研究。研究结果表明：随入口流量的增加,锥型溢流管开缝对旋流器分离效率的影响逐渐减小,压降降幅逐渐增大,入口流量为980 mL/s时,两种改进后旋流器分离效率达到最高值,相较于型号Ⅰ旋流器,型号Ⅱ和型号Ⅲ旋流器的分离效率均基本保持不变,而压降分别降低高达到22.85%,27.46%,节能效果显著。模拟结果显示改进后旋流器的轴向速度、切向速度、压强均有所下降,溢流管开缝对轴向速度影响较大,中心处轴向速度降低明显,对切向速度影响较小。为深入探究旋流器内部流场的规律和旋流器结构改进提供了依据。     

旋风分离器进气管结构改进的数值模拟研究

采用数值模拟和试验相结合的方法,首先通过试验数据与数值模拟结果的对比,在验证了数值模拟结果准确性的基础上,研究了缩口对旋风分离器流场结构及压降和分离效率的影响。研究结果表明:缩口对维持流场的稳定性具有较好的效果,且能够较大的减小升气管外壁的低速区。旋风分离器的压降和分离效率随缩口角度的增大而增大,当缩口角度为20°时,压降增加较小且对分离效率的提升较大,因此最佳的缩口角度为20°。     

涡旋压缩机油气分离器分离特性及压降的 数值模拟

电动汽车空调涡旋压缩机油气分离器的性能对空调系统的安稳运行及压缩机的润滑与密封均起着至关重要的作用。针对这种油气分离器结构尺寸小,要求其压降小,分离效率高,转速适用范围宽等特点,为探寻其内部的流动规律、压降及分离效率随转速的变化规律,首先选用适用于强旋流流动的雷诺应力模型(RSM),模拟计算了油气分离器中流体的流线图和速度分布;利用DPM模型对气液二相流进行数值模拟,计算了压缩机在不同转速下油气分离器中润滑油的分离效率及流体压降。分析结果表明,气体在分离器中做准自由涡流动和准强制涡流动,分离效率随油滴粒径的增大而提高,压缩机转速较低时,分离效率随转速的降低而急剧降低,压降与转速的平方成比例增大。最后,给出了优化设计电动涡旋压缩机油气分离器的设计方法。     

排气管内置壁面厚度对旋风分离器性能的影响

针对旋风分离器的排气管内置壁面厚度对其流场和分离性能的影响。采用数值试验模拟分析了旋风分离器的对应于7组不同排气管内置壁面厚度下的速度云图、压降值、切割粒径以及速度矢量的变化情况。结果表明,随排气管内置壁面厚度的逐渐增大,其筒体段和锥体段的整体切向速度依次减小,在筒体段下半部分和锥体段,当内置壁面厚度大于等于0.1D时,中心位置存在二次涡流现象且对其分离效率会产生负影响;随排气管内置壁面厚度的增加,整体轴向速度基本依次增大;随排气管内置壁面厚度的增加,压降值依次减少,切割粒径先略微减少然后一直增大,壁面厚度为0.025D时,其分离效率为最优;随排气管壁面厚度的增加,在排气管内置壁面的正下方,逐渐形成涡旋,并且涡旋强度逐渐增大。忽略旋风分离器排气管内置壁面厚度变化,会造成性能预测和数值模拟上的偏差。     

水力喷射空气旋流器气相压降特性的数值模拟

利用雷诺应力模型(RSM)的流体体积(VOF)多相流模型对水力喷射空气旋流器(WSA)的气相压降特性和流场进行了数值模拟研究。结果表明,雷诺应力模型和VOF两相流模型能够较好地模拟WSA的气相压降特性和液相回流比,WSA的气相压降随着进口气速的增加先后出现低压降区、压降突跳区和高压降区3个区域。在低压降区,射流保持较好的完整性;压降突跳区,射流呈袋式破碎雾化;高压降区,射流呈剪切破碎雾化。WSA内的静压分布关于Z轴比较对称,整个WSA内在射流—旋流耦合场之上的区域压力最大,其次是WSA的分离空间,在排气管进口区域压力最小。     

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。     

过滤-旋流耦合技术在非均相分离中的研究及应用

过滤-旋流耦合分离装置作为一种新型分离设备,将旋流分离与过滤相结合,既充分地发挥传统水力旋流器的快速、高效、旋转涡流运动等优点,又通过深度过滤而提高传统水力旋流器的分离精度。从其各种形式的结构特点和工作原理的不同出发,阐述一些具有代表性和实用性的内置式、外置式、壁面过滤式分离器的研究成果。分别针对入口、旋流腔、溢流管、锥段、底流管、过滤材料等部分的结构参数,以及从针对入口流量、压力降和压降比、固体颗粒特性、流体特性、分流比/底流率、增压方式等操作工况和介质条件的研究现状出发,重点讨论分析过滤-旋流耦合分离装置的结构参数和操作工况在非均相介质分离中的影响情况,并展望将过滤-旋流耦合分离与其他分离工艺相结合,研发新型分离技术与设备将成为过滤-旋流耦合分离技术的潜在研究方向。     

离子液体烷基化用轴流式旋流器分离性能模拟研究

针对离子液体烷基化工艺中产物分离不及时等问题,提出将轴流式旋流器用于离子液体烷基化产物与催化剂的分离.采用雷诺应力模型和Eulerian多相流模型对旋流器分离效率及压降进行数值计算,重点研究操作参数对旋流器分离效率和压降的影响,同时综合考虑催化剂和反应物在分离过程中的接触情况,探究副反应较少的操作条件.研究表明,轴流式...     

锥角对导叶式旋流器分离性能影响试验研究

在其它结构参数和操作参数不变的情况下,对锥角为5°、7°和10°的导叶式固液分离旋流器的分离性能进行了试验研究。试验结果表明,在一定范围内,7°锥角旋流器总分离效率最高、压降较低;锥角不同,对不同粒径的固体颗粒的分离效率不同;随着锥角的减小,旋流器对悬浮物颗粒的分离效率呈上升的趋势。     

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。     

关键参数对灌缝比影响的研究

针对开裂路面,常用的维护手段是对裂缝进行灌缝处理。为了研究灌缝过程中影响灌缝比的关键参数及其变化规律,采用Fluent软件进行仿真计算,模拟了整个灌缝处理过程,并分析了裂缝深宽比、喷射压力、流体粘度、喷嘴直径对灌缝比的影响。结果表明:灌缝比随裂缝深宽比增大近似线性降低;灌缝比随裂缝深度的增加而增加,在一定范围内,灌缝比的增速较快,但流体到达一定深度后,灌缝比基本不再随裂缝深度变化;灌缝比随喷射压力增加逐渐增大,且增速逐渐减小;随着流体粘度增加,灌缝比逐渐减小,其关系在一定粘度范围内近似线性变化,随着粘度继续增加,灌缝比变化的速度有变缓的趋势;灌缝比随喷嘴直径增加逐渐减小,且随着喷嘴直径增加,灌缝比变化增快。     

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。     

旋风分离器不同排气管形状对性能影响研究

目前针对旋风分离器排气管的研究主要围绕排气圆管直径与内伸长度进行,而排气管内伸部分形状变化对分离器性能有着重要影响。在一个标准Stairmand型分离器基础上,建立了排气管圆管直径变化和圆管内伸部分进行"内缩型"及"内扩型"改变等3组共9个分离器模型,采用流体力学方法计算其分离效率和压降,讨论不同模型性能之间的关系:分离器分离效率会随着排气管圆管直径的减小而明显提高,但压降也随之大幅增加,提升分离效率和减小压降构成矛盾的优化目标;当排气管直径大于0.4D后,排气管内伸部分"内缩型"改变可以提高分离效率,而"内扩型"改变会小幅度降低分离效率却较大幅度减小了压降。这为不同优化目标(提高效率或降低压降)的旋风分离器排气管结构设计提供参考依据。     

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。