锥角对固-液水力旋流器流场及其分离性能的影响

采用激光粒子图像测速系统(PIV)和计算流体动力学(CFD)的数值方法研究了固液水力旋流器的锥角变化对旋流器内轴向速度场、切向速度场分布以及旋流器分离效率的影响.模拟结果表明,锥角的减小对小颗粒固体的分离有促进作用,但过小的锥角却会使锥段内的涡流强度增加,降低分离效率,针对不同的柱段结构参数,应具有最佳锥角.模拟结果为进一步研究旋流器特性参数对分离效率的影响和旋流器的结构优化提供了参考.     

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。     

水力旋流器压降的影响因素

水力旋流器是利用密度差进行多相分离的非均相机械分离设备,其结构简单,由进料管、柱段、锥段、溢流管和底流管组成,但内部液体的流动非常复杂。旋流器压降是非常重要的性能参数,直接影响内部的流场分布、颗粒运动及分级效率。通过对不同结构尺寸的水力旋流器进行性能实验,得出了水力旋流器压降的影响因素。     

基于正交的二次分离旋流器结构优选数值分析

一体化二次分离旋流器是在单体旋流器内部进行二次分离的一种新型旋流器。利用正交法,基于计算流体动力学软件,分别对一级溢流管长度、圆柱段长度、二级溢流管伸入长度、二级锥段角度、底流管长度等结构进行优选。设置油相体积分数为2%、油滴粒径为30μm的混合液作为研究介质。首先采用单一指标的方法找出分离效果最优的结构,然后将优选后的结构与初始结构进行了对比验证。此方法可为水力旋流器的结构参数优选提供参考。     

筒体结构对轴流式气液旋流器分离性能的影响

试验研究了不同筒体结构的轴流式气液旋流器的分离效率和阻力损失性能,试验研究表明,在流速相对较低时,管锥式旋流器的分离效率要高于管柱式,而在流速较高时,管柱式旋流器的分离效率要高于管锥式.对于一定的处理量(即流速一定),管锥式旋流器的压降损失要低于管柱式.     

简体结构对轴流式气液旋流器分离性能的影响

试验研究了不同简体结构的轴流式气液旋流器的分离效率和阻力损失性能,试验研究表明,在流速相对较低时,管锥式旋流器的分离效率要高于管柱式,而在流速较高时,管柱式旋流器的分离效率要高于管锥式。对于一定的处理量（即流速一定）,管锥式旋流器的压降损失要低于管柱式。     

基于Plackett-Burman设计的微型旋流器结构参数灵敏度分析

为了研究微型旋流器结构参数对油水两相分离效率的影响,采用计算流体动力学分析方法,借助Plackett-Burman试验设计,以微型旋流器结构参数为研究对象,开展结构参数的灵敏度分析优选。针对不同试验组的微型旋流器结构,进行数值模拟和实验验证研究,研究对油水两相分离效率的影响规律。结果表明,结构参数的显著性由高到低的顺序为柱段旋流腔直径>溢流直径>底流管长度>小锥角>柱段旋流腔长度>大锥角>溢流口插入深度。随机选取6#和11#微型旋流器开展室内实验,对数值模拟结果的准确性进行验证,随着含油浓度的增加分离效率呈现逐渐降低的趋势,模拟值和实验值的平均误差为2.83%,呈现出了较好的一致性。     

中心复合设计的水力旋流器结构优化与试验研究

水力旋流器分离过程难以实现低能耗高效率的操作,现提出一种锥形溢流管的开缝结构。通过研究试验与响应面模型,以旋流器分离效率与压降为目标函数,实现锥形溢流管开缝层数、开缝位置及开缝角度的优化设计分析。针对?100 mm型旋流器,采用中值粒径为41.52μm的玻璃珠细粉测试,实验结果表明：在一定范围内开缝定位尺寸对旋流器分离性能影响较小;开缝角度和层数对旋流器分离性能影响显著。得出最优组合是溢流管开缝层数为3层、开缝定位尺寸为5.3 mm、开缝角度为58°的旋流器。较之常规型水力旋流器,经多次实验得出入口流量为920 mL/s,旋流器分离效率增幅率为0.26%,达到最高,压降降低率为24.88%,可见节能效果显著。     

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。     

溢流管开缝对旋流器分离性能影响研究

针对水力旋流器分离过程中溢流管内部流体高速旋转造成的大量能量损失，基于压降机理，增加溢流管过流量可降低旋流器内部流体动能损失，将直径为100 mm型号旋流器溢流管设计为：水平开缝、上倾开缝、下倾开缝的渐缩开缝型溢流管。选用多相流VOF模型和雷诺应力模型（RSM）计算不同型号旋流器的分离性能，对旋流器内部速度场、压力场进行了细致分析，并在相同实验条件下对改进前后的水力旋流器进行物料分离实验，研究新型水力旋流器节能效应。结果表明：压降降低主要与轴向速度、切向速度衰减、压强降低梯度有关。入口流量在880～1 000 mL/s范围内，溢流管水平开缝、上倾开缝、下倾开缝的旋流器与常规旋流器分离效率基本趋同，且在入口流量为980 mL/s时分离效率达到最高，此时相较于常规型水力旋流器压降降幅率分别为23.79%、11.65%、26.46%，节能效果显著。     

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...     

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.     

同向出流倒锥式旋流器的结构模拟分析

基于现有油水分离的研究成果,提出了一种新型旋流器——同向出流倒锥式旋流器,介绍了其结构及工作原理。基于计算流体力学(CFD)方法,运用Fluent软件对其内部流场进行了数值模拟分析,通过观察流场特性,分析了新型旋流器的典型结构参数(溢流管直径、溢流管伸入长度、锥角和出水口尺寸)对其分离性能的影响。     

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。     

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。     

涡流探测管结构对液-液旋流器分离性能的影响

介绍了三种溢流口结构，试验测定了有涡流探测管和无涡流探测管除油水力旋流器的粒级效率。试验研究发现，有涡流探测管的旋流器对不稳定乳液的分离效率高于无涡流探测管时的分离效率。主要探索溢流口结构对旋流器分离性能的影响。     

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%。     

2种锥段结构的轴流式旋流器内的流场模拟

采用Fluent软件对实体锥段轴流式旋流器和多孔介质锥段轴流式旋流器进行单相和液固两相的模拟研究,着重分析了旋流器内速度场与压力场的分布和液固分离效率,得到以下结论:速度场方面,多孔介质锥段旋流器,切向速度峰值较大,向下轴向速度较大向上轴向速度较小,有利于固体颗粒的分离;压力场方面,在边壁附近形成一个环带状的低压区,有利于固体颗粒的分离;相同截面,多孔介质锥段旋流器的压力明显较低,能耗较低;多孔介质锥段旋流器的液固分离效率较实体锥段旋流器高5%～10%,具有广阔的应用前景。     

除油水力旋流器尺寸试验研究

介绍了在室内模拟实验装置上进行的旋流器小锥管锥角、溢流口直径、底流口直径、底流直管段长度和入口当量直径尺寸筛选的实验情况。直流器的溢流口直径和底流口直径对旋流器的分离效果产生较大影响。这对旋流器的设计具有指导意义。     

基于正交法的一体化二次分离旋流器结构参数优选

主要研究了一体化二次分离旋流器结构的初步设计,利用正交试验法,检验一级溢流口直径、二级溢流口直径、底流口直径对旋流器分离效果的影响。确定分离效率为正交试验中的指标,针对试验结果分别利用直观分析法和方差分析法进行分析,验证2种方法的一致性,并对因素进行了显著性检验,发现在研究范围内3种因素均对旋流器整体的分离效果无明显影响。