WFGD水力旋流器中石灰石颗粒分级试验与数值模拟

湿法烟气脱硫装置中水力旋流器分级试验表明,进口石灰石浆液的颗粒质量浓度15%时,溢流口颗粒质量浓度达30%;溢流颗粒则集中于30μm以下;随着颗粒粒径的增大,颗粒底流口回收率也在增大,当粒径达到30μm时,回收率已经接近100%。数值模拟表明,雷诺应力湍流模型、自由表面多相流动模型和斯托克斯拉格朗日模型能很好地描述水力旋流器内复杂三维运动的石灰石颗粒分级运动和规律。采用了初始边界条件不需给分流比、也不需设定空气柱的数值方法,模拟结果显示了空气柱的形成、流体的旋流流动。模拟得到的不同粒径颗粒的分级效率与高进口质量浓度条件下的试验结果吻合较好。     

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。     

旋流器内空气柱形成与发展及其对分离的影响

空气柱是固一液型旋流器流场中的一种特有现象,它对旋流器的分离性能有重要影响.采用流体体积函数模型模拟了空气柱的形成与发展过程,探讨了空气柱形成和发展的机理,分析了空气柱对旋流器溢流比、流场湍流结构、能耗的影响,并采用随机轨道模型分析了空气柱与分级效率的之间的关系.结果表明,空气柱导致旋流器溢流比、湍流强度及能耗增大,分级效率降低.为了降低能耗、提高分离效率应尽可能减小或消除空气柱.     

带中心固棒的钟形溢流管旋流器数值模拟和试验研究

针对旋流器短路流造成的溢流跑粗问题,提出了一种中心带固棒的钟形溢流管旋流器,通过数值模拟对比分析了加设中心固棒前后旋流器内部流场以及空气柱形成过程的变化规律,并进行了PIV试验验证。结果表明,PIV试验与数值模拟结果吻合良好,验证了数值模拟结果的准确性。加设固棒后,旋流器径向速度梯度和压力梯度都增大,颗粒所受径向力增大,有利于颗粒的径向分离。旋流器外旋流轴向速度增大,内旋流轴向速度减小,同时零速包络面内迁,底流分流比增大。     

内螺旋道式旋流器流场特征及分离性能

针对传统旋流器分级效率低的问题,提出一种内螺旋道旋流器,利用CFD软件进行数值模拟,研究了内螺旋道结构尺寸对旋流器内部流场规律的影响,并通过试验将内螺旋道旋流器与常规旋流器进行了对比验证,模拟结果表明:内螺旋道旋流器的流场静压及轴向速度降低,能量损失减少,颗粒在旋流器内部流场的停留时间增加,切向速度增大,分离效果增强....     

旋流器底流排矿状态数值模拟研究

为了研究水力旋流器内部排矿角度对流场的影响效果,以固液旋流器为研究对象,利用数值模拟软件对底流排矿状态进行分析,给出了模型建立过程,通过研究发现旋流器排矿状态由伞状转化为绳状的过程中,在沉砂口位置粗颗粒聚集,当聚集到一定程度时,使得内部空气柱无法形成,从而使得绳状排矿,且当排矿角为25°～30°时分离效果最佳;同时当旋...     

两种溢流口形状对水力旋流器性能影响

为了研究圆柱形溢流口和圆台形溢流口对水力旋流器分离过程性能的影响,该文通过ANSYS软件分别求解其内部速度流场和压力场,分析流场的稳定性.研究结果表明:圆台形溢流口水力旋流器中心轴处的切向速度为零,往外延伸速度不断增大,但在旋流器内壁处,切向速度骤降为零;圆柱形溢流口水力旋流器的切向速度变化规律与之相似,但圆台形溢流口...     

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。     

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。     

XL10-1.0高效油水分离器

该分离器是采用液—液水力旋流分离原理研制成功的新型高效液—液旋流除油设备,其创造新点为:运用激光测速和计算机仿真等先进手段,研究旋流器内部流场分布,并在此基础上进行了旋流器内部结构设计;通过模型设计、模拟试验、工业性试验及现场试验,系统研究了旋流器的工作特性及性能影响因素之间     

基于响应曲面法的泥沙分离器的数值模拟

针对泥沙分离器的溢流口,底流口,锥度对分离效率有着不同的影响,但是各结构之间存在相互作用的非线性问题。拟提出响应曲面法解决各个参数之间相互作用的问题来提高分离效率。采用计算流体力学对高浓度水沙空气三相三维流动进行模拟研究,用响应面法分析旋流器各个参数对分离效率的影响。分析表明:旋流器的锥度对分离效率的影响近似为抛物线,溢流口与底流口有相互影响。根据响应面法拟合分离效率与结构参数之间的非线性函数方程并获得最优值,同时优化后的旋流器具有压力场分布均匀,压力梯度较小,颗粒更容易进入外旋流被分离,从而有效的提高内部流场稳定性以及分离效率。     

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。     

水力聚结器结构参数优选

为了增强水力旋流器对小粒径油滴的分离性能,基于旋流分离原理提出一种可通过增大油滴间碰撞机率使小油滴碰撞聚结的水力聚结器结构.借助正交试验方法对水力聚结器的主要结构参数进行优化设计,利用Euler-Euler模型与群体平衡模型(Population Balance Model,PBM)相结合的方法,开展水力聚结器结构参数...     

抛物线型旋流器分离特性的数值模拟和试验研究

针对水力旋流器易出现底流夹细的问题,提出并设计了一种抛物线型旋流器,利用模拟软件Fluent 14.5对比分析了传统型和抛物线型旋流器的内部流场和分离性能,并进行了试验研究。模拟结果表明,与传统旋流器相比,抛物线型旋流器内部流场更加稳定,有效避免了因流场紊乱造成的粗细颗粒混杂。进一步的试验研究显示,抛物线型旋流器底流中细颗粒的含量明显降低,分离粒度由30μm增加到49μm,陡度指数由0.13增加到0.2,表明旋流器的分离精度提高,底流夹细现象得到明显改善。     

弯管颗粒预分布结构对旋流器性能的影响

旋流器在进行延迟焦化废水焦粉脱除领域具有多重优越性，为保证旋流器结构不改变条件下提高旋流器脱除焦粉的能力，提出了在旋流器入口处设置弯管预分布结构以实现进口颗粒的预分布，即实现颗粒沿旋流器柱段的外壁面进入旋流器，提高旋流器的分离效率。通过试验验证了优化后旋流器在高进口流量条件下能有效提高旋流器分离效率，同时降低旋流器的压降；利用FLUENT软件对不同入口流量下旋流器内部流场进行分析，设置预分布结构后，旋流器内部切向速度增大且改善了切向速度的对称性，同时改善了轴向速度分布状态，降低了入口横截面的湍动能，分离效率最高提升至96%，结合多项流场参数分析结果显示，优化后旋流器具有更高的动态效率。     

水力旋流器细粒分离效率优化与数值模拟

水力旋流器内流体质点的切向速度、径向速度和轴向速度的分布规律及其流体动力学机理对于细粒分级粒径和效率具有决定性作用,并且受旋流器的结构参数、操作参数和物性参数等因素的影响。选用耐磨耐腐蚀的聚氨酯材料制造的不同规格固液分离水力旋流器,综合考虑分割粒径、处理流量、沉砂产率3项分离效率指标,通过多指标正交试验优化得到分离钙土的工作参数如下:旋流器直径50 mm,底流口直径10 mm,溢流口直径8 mm,并且在0.30 MPa给料压力下可达到分割粒径1.78μm,处理流量为2.39 m3/h的分离效率。同时针对优化后的旋流器工作参数,利用适用于旋流器湍流场的雷诺应力模型,运用FLUENT软件计算不同直径颗粒的亲水性固体在水动力中的速度场,得到分离介质的滞留时间为1.8×10 2s,反向轴速度最大可达3.08 m/s,最大切向速度半径为0.046 m,使得分离效率达到78.6%;从压力场的数值模拟结果看出,径向压强梯度从762.5 kPa/m增大到6 822.2 kPa/m,实现分割粒径达到1.78μm的效果。根据旋流器中压力场、速度场分布特征以及分离介质轨迹等数值模拟结果,提出延长分离介质的滞留时间、提高进料压力、降...     

水力旋流器内科里奥利力的量级分析研究

科里奥利力是在旋转坐标系中由于物体相对于旋转坐标系运动所产生的一种惯性力,简称科氏力。水力旋流器的内部流场是高速旋转的离心分离流场。本研究采用计算流体力学方法模拟水力旋流器内高浓度分散相的分布,对颗粒受到的科氏力进行分析。RSM模型用于描述流场的湍动特性,LPT模型对颗粒相的运动进行追踪,模拟结果与试验数据的吻合性较好。结果表明,在水力旋流器内,由于锥体段的湍流强度较高,科氏力的方向具有较强的随机性。在切向方向,随粒径增大,曳力和压力梯度力递减而科氏力递增,当粒径增大到52μm时,科氏力的量级与曳力相当,此时科氏力的作用是不可忽略的。     

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。     

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。