斜板式气液分离器的设计

针时常规卧式和立式气液分离器的缺点和不足,论述了斜板式气液分离器的分离机理和结构特点,提出了采用斜板结构有利于提高气液分离效率的新思路,建立了斜板式气液分离器的理论计算公式,并以常规卧式分离器和立式分离器为例进行了对比计算。结果表明斜板式气液分离器可以提高气液分离器的分离效率,即在相同结构外径与处理量的前提下,可以缩短分离器的长度。或在相同结构条件下可以降低带出液体的粒径。     

油-水旋流分离器计算流体力学模拟效果分析

油-水旋流分离器是一种新型的水力旋流设备之一。在石化等行业中显示出越来越广泛的应用前景。掌握旋流分离器内液体的流动特性对旋流分离器的应用是非常重要的。利用计算流体力学（CFD）软件对其流体的分析是分析方法之一。通过CFD对油-水旋流分离器内流态的三维数值模拟,发现这种研究方法存在一定的局限性和不完全性,如所采用的迭代次数就对液分离器的模拟效果有著明显的影响。     

离心机和旋液分离器

离心机和旋液分离器合肥通用机械研究所程传庆，许振英译章棣校一离心机离心机既是分离设备又是快速的旋转机械。近几年的革新（如螺旋卸料沉降离心机）多数属工艺技术革新，为此列举下面的一些知识：在获得最佳澄清效果方面长转鼓螺旋卸料沉降离心机最合适。其中并流螺旋...     

聚碳酸酯胶液洗涤工艺的试验研究

对聚碳酸酯(PC)胶液的酸洗和水洗过程进行了试验研究,分别考察了混合强度、温度、PC质量分数、水油体积相比对PC胶液洗涤效果的影响。温度和PC质量分数对洗涤效果影响不大。酸洗是一个化学反应过程,洗涤速度较快,最佳条件是盐酸中HCl与PC胶液中三乙胺摩尔比为1∶1,搅拌速度1 800 r/min,洗涤时间为2 min,洗涤后油相中三乙胺的质量分数为0。水洗为物理过程,速度较慢,最佳条件水油体积比0.8∶1,转速1 800 r/min,搅拌时间50 min,洗涤2次,水相的电导率小于40μS/cm。在此基础上,对中试装置洗涤流程进行了优化,将其中一级酸洗变为水洗,后二级水洗分别采用新鲜水,水油体积相比降低至0.4∶1。与原有装置相比,节约了新鲜水和盐酸的用量,解决了洗涤后胶液偏酸性、质量不稳定的问题,取得了良好的效果。     

离心机和旋液分离器

离心机和旋液分离器合肥通用机械研究所程传庆，许振英译章棣校ＺｅｎｔｒｉｆｕｇｅｎｕｎｄＨｙｄｒｏｚｙｋｌｏｎｅ（续上期）对于最新结构的转直径３５０ｍｍ（λ＝３．５）、５００ｍｉｎ￣－１的螺旋卸料沉降离心机ＳＣＩ－２Ｈ、ＫＨＤ公司在将分离因数提高到５０...     

气液旋流分离器气相体积分数和压力降数值模拟

气液旋流分离器工作时,两相混合物从入口管切向进入圆柱形筒体开始分离。所以当入口管和筒体的结构发生变化时,对整个旋流分离带来的影响是直接的。旋流分离之后的气相,是经过溢流管离开体系的,因此当溢流管的结构改变时,气相的最终分离也会受到影响。从溢流管的半径、插入深度、筒体的半径与高度四个方面出发进行数值模拟,每个影响因子设计了六组平行的仿真模拟实验。     

旋液分离器的设计

旋液分离器是一种通过离心力的原理,将混合液中固相和液相分离,从而达到增稠作用的设备,为某锂盐厂设计了一旋液分离器,用于氢氧化锂晶浆的增稠,经过实验,原晶浆浓度增稠一倍,达到了设计预期的效果。     

三段式聚结板气液分离器性能实验研究

为优化聚结板结构、合理选择适合于不同现场的聚结构件,针对三段式聚结板气液分离器进行了可视化实验研究;通过实验改变聚结板板倾角β及板间距b等条件,得到聚结板分离效率与气流速度、压降与气流速度变化曲线,并分析解释其分离机理。若聚结板结构参数确定,当气流速度达到9 m/s时,分离性能较为理想。当气流速度高于临界破膜速度时,二次夹带现象显著,分离效率出现下降趋势。     

螺旋片导流式分离器分离性能的数值模拟与试验研究

应用计算流体力学（CFD）方法对不同结构参数的螺旋片导流式气液分离器在湍流状态下的流体流动场进行了数值模拟,研究了螺旋个数和螺距对螺旋片导流式气液分离器分离性能的影响,并与试验测定结果对比,由此验证基于数值模拟方法设计螺旋片导流式气液分离器分离效率的可行性与准确性.分析结果表明,数值模拟结果与试验数据基本一致,可以作为螺旋片导流式气液分离器设计的有效工具.     

钻井液气液旋流分离器内部流场的CFD模拟

采用计算流体力学数值模拟方法研究了钻井液气液旋流分离器的内部流场,模拟出了分离器内部的压力分布、轴向速度和切向速度的变化规律,得到了钻井液气液旋流器内部流场的特征,为钻井液气液旋流器分离器的工艺设计提供了参考依据。     

液液雾化特性与粒径分布规律

液液雾化过程是液液循环流化床的关键技术之一,在流化床常态实验装置上,采用快速摄像与图像处理相结合的方法,获得了实验流量范围内液滴形成过程的图像以及形成液滴的粒径信息,运用数学分布函数对液滴的粒径分布进行了研究。研究结果表明,各流量工况下,液滴的粒径分布与Rosin-Rammler分布符合得较好;在实验流量范围内,形成液滴的区域有单液滴形成区域、过渡区域和多液滴形成区域,且液滴中位径的总体趋势是减小的,当水的流量为50 ml·min-1时,形成液滴的粒径主要集中在0.7～1.0 mm之间;在单液滴形成区域和多液滴形成区域,液滴粒径的均匀性先减小后增大,中位径呈减小趋势,但在多液滴形成区域两者的变化幅度较小,在过渡区域,液滴粒径的均匀性与中位径基本不变。研究结果可为液液循环流化床基于设计粒径的要求合理选取运行流量提供可靠依据。     

环流式旋风除尘器内颗粒运动的数值模拟

采用CFD软件Fluent提供的雷诺应力模型（RSM）和随机轨道模型,对环流式旋风除尘器内颗粒运动轨迹进行了数值模拟研究。预测了不同粒径颗粒的运动轨迹和分离效率。结果表明：颗粒在环流式旋风除尘器内的运动路径比常规除尘器长;特殊的流路设计,避免了常规旋风除尘器易产生的上灰环和颗粒短路问题,使除尘效率大幅度提高;除尘器内颗粒运动有较强的随机性,尤其对于小颗粒,受气流湍动影响显著。对不同粒径颗粒分离效率的预测表明：环流式旋风除尘器的分割粒径为1．25μm。     

Design Criteria for Oilfield Separators Improved by Computational Fluid Dynamics

Oilfield separator data ranging from light‐oil conditions to heavy‐oil conditions were incorporated into suitable two‐phase and three‐phase computational fluid dynamics (CFD) models to provide improved design criteria for separator design methods. The CFD simulation results revealed that the most important affecting parameters are vapor density and oil viscosity. In contrast with the classic design methods, noticeable residence times were required for liquid droplets to penetrate through the fluid interfaces. Moreover, it was indicated that the Abraham equation should be used instead of the Stokes' law in the liquid‐liquid separation calculations. The velocity constraints caused by re‐entrainment in horizontal separators were also studied and led to novel correlations.     

管型混合澄清槽内的液-液两相流的数值模拟

管型混合澄清槽在工业生产中具有广阔的应用前景。通过计算流体力学分别对管型混合澄清槽内的混合室和澄清室进行数值模拟,系统地探究了分散相液滴尺寸（d₃₂₌ 100~500 μm）、进料油水比（O∶A = 1∶1~1∶5）、入口挡板及入口位置对混合澄清效果的影响,并将模拟结果与传统方型混合澄清槽进行对比。结果表明,管型混合室内的流场分布更合理,不易形成流动死区。管型混合室内搅拌桨上方和下方形成压力更小的低压区,流体的湍动能更大,搅拌性能更好。在混合室中,降低分散相d₃₂和进料油水比能够提高混合性能。在澄清室中,提高分散相d₃₂和降低进料油水比能够提高澄清性能,入口挡板能够有效提高澄清性能。     

液-液多相流微萃取的数值模拟和实验分析

运用Comsol软件对带有十字形和圆柱形辅助结构的微通道内两相层流进行了有限元分析。同时，以硫酸铜溶液为水相，被260^#溶剂油稀释30%的DZ988N萃取剂为有机相，并以光滑微通道为参照，开展了相关的液-液萃取实验。当给定流速在(0.5×10^-3) ~(5×10^-3) m/s范围内，圆柱形辅助结构能够促进水相中Cu²⁺的扩散，萃取效率最高，均能达到90%以上；而十字形辅助结构时而促进时而抑制水相中Cu²⁺的扩散，萃取效率不稳定，最高89.8%，最低74.6%。实验中，微通道内的两相为层流，如不考虑化学反应，Cu²⁺的扩散则仅依靠其浓度梯度差，扩散效率可表征萃取效率。有限元计算得到的扩散效率与实验获取的萃取效率值吻合良好，进一步得出了两相流场分布等流动特征，以解释不同辅助结构下的扩散效率差异。     

旋风分离器内细颗粒浓度分布及运动分析

旋风分离器对5 μm以下颗粒的分离效率有待提高。通过雷诺应力模型和随机轨道模型研究1 μm颗粒在超高旋风分离器内的浓度分布。结果表明细颗粒在上行流和准自由涡的重叠区聚集,形成浓度高峰。分析不同轴向位置和不同时刻的颗粒径向分布,发现其形成机制有二：一是高度与自然旋风长不匹配导致旋涡尾端扫壁,引起大量颗粒返混,然后在内旋流的分离作用下向外移动;二是下行流向心汇聚对细颗粒的裹挟作用。机制一对颗粒浓峰的贡献更大。大部分浓环颗粒在上行过程中会继续外移,汇入下行流后再次经受外旋流的分离作用,少部分颗粒在上行流或短路流的裹挟下逃逸。抑制颗粒返混是改善颗粒浓环的关键,可通过优化高度或增加内购件的方式实现。     

半连续碳纳米管反应器中试开发及流态化模拟

在间歇过程的碳纳米管制备实验基础上结合经验公式,开发设计了制备碳纳米管的半连续中试流化床反应器,结果表明:催化剂100 g、反应温度650℃时,甲烷平均转化率23.2%,碳纳米管产率为177.5 g/h,操作周期为间歇反应器的1/3,反应器可较好地实现碳纳米管制备功能。用计算流体力学方法对此反应器内的气固两相流化行为进行数值模拟,得到在工况条件下,最佳的催化剂用量为100 g、操作气速为0.15 m/s等工艺参数。     

旋风分离器分离性能的数值模拟与分析

以XLPB-5.0和XCX-5.0两种旋风分离器为原型,采用CFD软件对这两种旋风分离器进行了流场与分离效率的数值模拟,初步探讨了入口蜗壳形式与芯管结构对分离效率的影响。模拟结果显示:旋风分离器内流场呈各向异性分布特点,切向速度是影响分离效率的首要因素,径向速度的存在会造成"流场短路"现象,使轴向速度呈不对称分布,导致分离效率的降低。轴向速度与径向速度的共同作用促使颗粒在旋风分离器内做螺旋运动;XLPB-5.0和XCX-5.0的分离效率分别为92.55%和94.96%,与实验结果基本吻合,且不同芯管参数下XCX型的分离效率比XLPB型高;螺旋式入口蜗壳(XCX-5.0型)对旋风分离器上部流场的影响相比直流式入口蜗壳(XLPB-5.0型)复杂;对于两种旋风分离器,随着芯管直径的增大,分离效率逐渐变小;随着芯管深度的增大,分离效率先增大后减小。     

CFD–DEM simulation of the gas–solid flow in a cyclone separator

In this work, a numerical study of the gas–solid flow in a gas cyclone is carried out by use of the combined discrete element method (DEM) and computational fluid dynamics (CFD) model where the motion of discrete particles phase is obtained by DEM which applies Newton’s equations of motion to every individual particle and the flow of continuum fluid by the traditional CFD which solves the Navier–Stokes equations at a computational cell scale. The model successfully captures the key flow features in a gas cyclone, such as the strands flow pattern of particles, and the decrease of pressure drop and tangential velocity after loading solids. The effect of solid loading ratio is studied and analysed in terms of gas and solid flow structures, and the particle–gas, particle–particle and particle–wall interaction forces. It is found that the gas pressure drop increases first and then decreases when solids are loaded. The reaction force of particles on gas flow is mainly in the tangential direction and directs mainly upward in the axial direction. The reaction force in the tangential direction will decelerate gas phase and the upward axial force will prevent gas phase from flowing downward in the near wall region. The intensive particle–wall collision regions mainly locate in the wall opposite to the cyclone inlet and the cone wall. Moreover, as the solid loading ratio increases, number of turns travelled by solids in a cyclone decreases especially in the apex region of the cyclone while the width of solid strands increases, the pressure drop and tangential velocity decrease, the high axial velocity region moves upwards, and the radial flow of gas phase is significantly dampened.