多进口旋流器流场特征及分离性能

为了改善单进口旋流器稳定性差、分级效率低等问题,本文提出了多进口旋流器结构。通过数值模拟方法,在恒定入料工况下,对比分析了单、二、三、四进口旋流器的流场特征和分离性能。研究结果表明：增加旋流器进口数量,会对旋流器流场和分离性能产生积极影响,有利于旋流流场径向压力的增大,且进口数量为偶数时,流场径向静压力增强效果更好;旋流器柱段区域流场切向速度增大,有利于强化旋流器分离能力。同时使用Mixture耦合RSM模型预测了离散相CaCO₃颗粒的分离效率,结果表明多进口旋流器可以在低速度入口条件下完成离散相的高精度分离。入料速度为3m/s的工况条件下,多进口旋流器分离50μm、57.5μm颗粒的底流分配率较单进口旋流器分别提升了10.60%、5.59%,对抑制旋流器溢流产品错配率和提高分级精度有积极的影响。因此,增加旋流器进口数量,可以有效提升旋流分级效率和分离精度。     

新型α旋流器流场模拟与实验研究

根据集成膜法海水软化技术对海水超滤前分离粒度及效率的要求,开发出了内置导流板和曲线长锥体的新型α旋流器,并对其流场特性进行了数值模拟和实验研究.以CFD模拟软件Fluent 6.2提供的雷诺应力模型(RSM)为基础,分析了速度矢量、切向速度、轴向速度等参数的分布规律,研究了内部导流板和曲线长锥体结构对其分离性能的影响.按照模拟优化结果,加工了相同的尺寸常规旋流器和新型α旋流器,以水-细砂为实验物系对两旋流器的分离性能做了对比实验.模拟和实验结果表明:与常规旋流器相比,新型α旋流器以内构件对流体进行导流和整流后,不仅流场稳定,而且能耗小、压降低.在相同操作条件下,对于小粒径颗粒的分级效率新型α旋流器优于常规旋流器,对于5μm粒径的颗粒其分离效率达到90%;当分流比为0.87时,其分割粒径d50为1.3μm.     

水力旋流器流场特征和分级分离性能研究综述

水力旋流器利用颗粒-颗粒或颗粒-流体在旋流流场中运动行为差异实现分级分离过程,被广泛地应用于化工、冶金、矿物加工和环保等行业。在实际运行中,由于操作条件不合理或设备结构条件限制,使颗粒分级或固液分离性能无法满足应用需求,本文分析了水力旋流器的流场特征,并总结了影响旋流器分离性能的关键因素。水力旋流器内部呈现复杂的多相流场,颗粒性质、料液性质、进料条件等操作参数和旋流器的几何结构会影响水力旋流器的分离性能,实际应用中可以通过优化运行条件和旋流器的几何结构,提高旋流器的分级分离性能。     

溢流循环水力旋流器流场特性的数值分析

针对旋流器在运行过程中所产生的短路流、循环流以及分离效率低等现象,提出了一种溢流循环水力旋流器。依据计算流体力学,应用FLUENT软件对其进行了数值模拟,并与现有的双锥水力旋流器进行对比分析,研究了介质条件及操作参数对该旋流器的流场以及分离性能的影响。研究结果表明:溢流循环结构能够改善水力旋流器内部的短路流以及循环流现象,保持原有流场的稳定,还能有效地提高内侧溢流口轻质相体积分数,降低底流口轻质相体积分数,最终实现油水两相高效分离。     

含油水处理用水力旋流器供液动力结构形式研究

为了适应各种小型、可移动水力旋流器的油水分离需要 ,从优选其结构方案的布置设计、改善其分离形式、增加其流场旋流强度、提高其分离效率入手 ,着重对其入口旋流供液动力结构及出液口处油水分离形式作以改进。通过大量研究发现所研制的水力旋流器有很好的分离性能。     

液-液旋流分离器内流场的数值模拟研究

用计算流体动力学(CFD)的数值方法,采用RSM模型对油水分离用液一液水力旋流器的流场进行了数值模拟。单相流场的模拟结果表明,旋流器内的流场结构是强旋转和非对称的三维结构,因而对旋流器的研究(无论是数值模拟还是实验测量)必须是基于三维的;旋流器上游区内流体紊流现象严重,两侧有循环流存在,这都对两相分离不利,应改进结构以改变这种流动形式;其模拟结果与他人实验结果吻合较好,说明该湍流模型和算法是可靠的。另外还对油一水两相流场进行了研究,初步揭示了液一液两相分离的现象,这都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。     

倒锥注气强化井下油水分离水力旋流器性能研究

为了进一步提高井下油水分离水力旋流器的分离性能,提出一种倒锥注气式井下油水分离水力旋流器结构,开展倒锥注气对油水分离性能影响研究。利用数值模拟和实验研究相结合的方法,对不同注气量、含油浓度、分流比、入口流量等操作参数下的流场分布特性和油水分离效率进行分析。结果表明,随着注气量的增加,分离效率呈现先升高后降低的趋势,当注气量为2.034 m³/d时,分离效率达到最大值98.52%;当水力旋流器的入口含油浓度为0.75%、分流比为40%、入口流量为5.4 m³/h时,可获得水力旋流器的最佳分离效率为99.51%,较注气前提高了1.11%。针对注气后的井下油水分离水力旋流器开展室内分离性能实验研究,数值模拟和实验结果呈现相同的变化趋势,验证了倒锥注气强化分离性能的可行性及数值模拟结果的准确性。     

旋流器流场和结构对分离性能影响的研究进展

综合介绍国内外对旋流器的流场研究和结构研究进展,分析了影响旋流器分离性能和能耗的主要因素,提出利用人工神经网络的B P模型运用于旋流器研究中,并对其发展进行了展望。     

用水力旋流器的流场参数预测和控制其分离性能

对于结构一定的水力旋流器,其分离性能主要由其流场参数所决定。搞清两者之间的关系,就可以用简单而直观的流场参数(如进口速度)对分离性能进行在线控制和预测,以保证旋流器始终处于良好的工作状态。     

水力旋流器内油水两相流的数值模拟

油水分离旋流器是一种利用油水两相液体之间的密度差,通过离心力的作用将分散相从连续相中分离出来的设备。影响旋流器分离效率的结构参数和操作参数很多,如果完全通过实验来优化这些参数,其工作量是非常大的。利用计算流体动力学CFD程序对旋流器油水两相流场进行数值模拟分析,得到了旋流器内部流场的速度分布特性,为其结构筛选和尺寸优化提供了依据,同时可减少实验工作量。     

动态水力旋流器内部流场CFD模拟研究

利用CFD方法,采用流体力学FLUENT分析软件对动态水力旋流器内部流场进行了研究和分析。通过模拟分析,得出模拟结果可以准确地反映流场内部情况,从而对动态水力旋流器的分离效果及其性能进行预测并指导旋流器结构的改进,为动态水力旋流器的优化设计提供了依据,并为其今后的推广应用提供了参考。     

水力旋流器结构与分离性能研究（三）：锥段结构

研究了水力旋流器锥段结构开关肥及锥段体积对其分离性能的影响，结果表明：采用螺旋型锥段结构时水力旋流器处理能力最高；采用抛物线型锥段结构时水力旋流器的分离修正总效率最高，分离精度最高，分流比最小；采用普通型光滑直锥时旋流器分离粒度最小，随着光滑内壁型锥段体积的增大，旋流器分离修正总效率呈线性提高，而旋流器分流比则呈线性下降。     

水力旋流器能耗机制与节能原理研究 Ⅷ.优化节能原则

研究了水力旋流器的节能与强化分离性能的匹配优化。结果表明,旋流器能耗的降减与分离性能的强化具有一致性,于是提出了兼顾节能与强化分离性能的优化节能原则;研究了能耗系数与运行费用准数之间的关系,表明最低运行费用准数并非对应最小能量耗损,并探讨了流场结构对运行费用准数的影响规律;系统地给出了旋流器在以不同工艺指标为目标函数时的优化结构组合基础数据库,为在不同工艺场合下运行的旋流器的优化节能提供出设计指导     

新型α旋流器的流场模拟

根据集成膜法海水软化技术及装置对海水纳滤前分离粒度及效率的要求,开发出了内置导流板和曲线长锥体的新型α旋流器,并对其流场特性进行了数值模拟研究.以CFD模拟软件Fluent 6.2提供的雷诺应力模型(RSM)为基础,分析了速度矢量、切向速度、轴向速度等参数的分布规律,研究了内部导流板和曲线长锥体结构对其分离性能的影响.切向速度、轴向速度的模拟表明:与常规旋流器相比,新型α旋流器以内构件对流体进行导流和整流后,不仅流场稳定,而且能耗小、压降低;由于导流和整流作用,具有螺旋导流板及曲线长锥体结构的新型α旋流器,有效延长了流体在旋流器内的流动时间,从而延长细颗粒的停留时间,有利于细颗粒的分离.     

水力旋流器结构与分离性能研究（四）：———底流管结构

研究了水力旋流器底流管结构形状对其分离性能的影响,结果表明：采用２０°渐扩管结构的底流管时水力旋流器处理能力最高、分离粒度最大;在直管型底流管下部加设堵气锥时水力旋流器分离修正总效率最高、分离粒度最小、分流比最小;采用传统的直圆管结构时水力旋流器分离精度α值最大;采用水封式直圆管结构时水力旋流器分流比最大。     

轴流式水力旋流器的设计与数值模拟计算

基于液液两相旋流分离原理,结合水力旋流器的工作特性,采用数值模拟的方法,设计了一种入口有螺旋流道和底流口带有倒锥的轴流式旋流器。用Fluent软件模拟计算后,再分析该型旋流器典型截面的特性、油相体积分布等情况,对比传统切向入口水力旋流器,其结构更加紧凑、内部流场更加稳定而且分离效率更高。     

水力旋流器结构与分离性能研究（五）：强制涡区辅助件结构

研究了水力旋流器强制涡区辅助件结构形状对其分离性能的影响,结果表明：在水力旋流器内强制涡区加上适当辅助构件后,水力旋流器的处理能力上升、分离效率提高,、分流比上升,分离粒度和分离精度均增大,即在水力旋流器内强制涡区加入适当辅助构件后其分离性能得以改善。     

动态水力旋流器脱油动力结构布置改进研究

动态水力旋流器是一种旋转式油水高效离心分离的新型设备。介绍了通过改进其脱油动力结构布置形式,增加了流场旋流强度,提高了分离效率。试验证明了改进后的布置方案有更好的脱油性能。     

水力旋流器结构与分离性能研究（二）：溢流管结构

研究了水力旋流器溢流管结构形状对其分离性能的影响，结果表明：溢流管采用３０°渐扩管加锥结构时，水力旋流器处理能力最高；溢流管加虹吸装置时，水力旋流器分离修正总效率最高、分流比最小；采用普通型薄壁直圆管结构时，水力旋流器修正分离粒度ｄ５０Ｃ最小、分离精度α值最高。     

固-液微型水力旋流器的实验研究与数值模拟

采用正交试验和计算流体力学(CFD)的方法,对固-液微型水力旋流器进行了初步研究。实验采用的微米级固体颗粒分别为1250目和2500目的滑石粉颗粒。首先通过正交试验研究了微型旋流器处理量和进料浓度对两种粒径的滑石粉溶液的分离效率的影响,得到较优的分离操作条件。然后利用CFD的方法对微型水力旋流器的内部流场进行数值模拟,湍流相采用雷诺应力(RSM)模型,再加入离散颗粒进一步模拟微型水力旋流器内颗粒运动,其中离散相采用离散相(DPM)模型。最终得到水力旋流器的流场的压力和速度分布云图及固体颗粒运动轨迹,为进一步优化微型水力旋流器的结构参数提供了参考。