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。     

旋流分离器流场模拟研究方法优化选择

对旋流分离器流场计算流体力学研究中的湍流模型、网格划分方案、控制方程离散格式及计算步骤等内容的选择进行了分析. 通过与流场测量数据进行对比,指出雷诺应力模型比RNG k-e模型更能表征分离器切向速度场的组合涡特征;非结构六面体网格划分方案的预测结果更精确;二阶迎风格式的模拟精度并不一定比QUICK格式的模拟精度差,在分离器结构设计及网格划分较复杂的情况下,推荐使用二阶迎风格式;在PISO算法的非稳态计算条件下,收敛残差量级可达10-6以上. 优选的流场模拟研究方法可用于分离器流场分析及指导分离器工程设计.     

旋流分离器流体流动理论研究与实践

旋流分离器中流体流动规律的研究是认识其分离机理与能耗规律的基础。通过对单相与两相时均流场的研究，获得了对分离机理的新认识。基于流场的湍动性对分离有重要影响，通过湍流场的研究，获得了湍流度与ｄｓ０的关系式。在探明流动的压力场基础上，揭示了旋流器能耗的机制。在理论研究指导下，研究成功了磷酸污水处理用旋流器、淀粉精制用超小型旋流器、油中除水旋流器和反应器内置式触媒回收用旋流器等。     

油水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油水旋流分离器的内部流场,模拟出分离器内轴向速度变化规律,得到钻井液气液旋流器内部流场的特征。分析油水旋流分离器内部油相体积浓度分布,得到了油水旋流分离器内部流场的分布规律和油水两相流的分离特性,为油水旋流分离器的工艺设计提供了参考依据。     

气-液旋流分离器流场数值模拟研究

为研究旋流分离器内部气体和液滴的运动情况和分离机理,用流体动力学软件Fluent对旋流分离器内部流场和液滴的运动状况进行了数值模拟研究,在模拟过程中,采用k-epsilon(2 eqn)方程来模拟气相旋流流动,采用Lagrange方法模拟液滴运动。模拟结果表明,旋流分离器内部流场呈旋转分布,分为内、外两个流场,在不同流动区域,气体压力场、速度场分布成规则变化;液滴的运动较为复杂,带有随机性;总体运动轨迹的形状与气相流场的分布趋于一致。     

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。     

双程旋流板分离器三维流场研究

以五孔探针测量了双程旋流板分离器的三维流场,对测定结果进行了分析计算,给出了分离器内、外程的流线图,结果表明,双程旋流板分离器气流速度分布和静压分布轴对称性较好.与单程旋流板分离器相比,双程旋流板分离器有效地提高了切向速度,尤其是分离器轴心附近的切向速度,减小了最大轴向速度和向心径向速度,缩短了两相分离距离,故分离性能大大提高.对Ogawa的切向速度公式进行了修正,回归了方程的参数.为进行对比,将分离器用作喷淋塔的除雾器,当分离器断面平均气速由3.0 m(s(1提高至5.2 m(s(1时,双程旋流板分离器的带出量比单程旋流板分离器的带出量下降了72.7%到96.3%,分离效率在99.9%以上.     

水力旋流分离器内流动和油水分离的数值模拟

The fluid flow and oil-water separation were simulated using a Reynolds stress transport equation model of turbulence in water flow and a stochastic model of oil droplet motion,Simulation results give the axial and tangential velocity components,the pressure and turbulence intensity distribution and droplet trajectories for a hydrocyclone of F type and a hydrocyclone proposed by the present authors.The flow filed predictions are in qualitative agreement with the LDV measurements.The results show that the proposed hydrocyclone has better performance than the hydrocyclone of F type due to creating stronger centrifugal force and lower axial velocity.     

含油污水旋流分离器性能研究

对油水分离用水力旋流分离器的分离性能和压力降进行了实验研究,分别考察了进料流量,进料含油量,油滴聚结器对分离效率的影响.同时,考察了进料流量,溢流比,溢流管直径对旋流分离器的压力降的影响.     

旋流板分离器分离性能实验研究

在实验室冷模实验装置上考察了空速和液气比对旋流板分离器总压降和分离效率的影响,为旋流板分离器的工业应用提供了依据。     

注气对油水分离水力旋流器流场影响模拟分析

采用雷诺应力湍流模型、混合模型和离散相模型对注气型油水分离水力旋流器进行数值模拟,得到其内部流场的速度分布和油滴粒子运动轨迹,分析对比了注气前后进口流量、分流比和充气量对分离效率的影响,数值计算结果与文献实验值进行了比较。结果表明,充气后流场速度增加,油滴粒子逃逸时间缩短,旋流器分离效率提高5%~10%,在一定条件下气浮对旋流分离起到强化作用。     

不同操作参数下动态水力旋流器内部油水两相流动的数值模拟

根据计算流体动力学(CFD)的方法,应用Fluent软件对动态水力旋流器内部油水两相流场进行数值模拟,考察了不同入口流量及转筒转速下旋流器内速度场与油水两相的分布情况。结果表明:动态水力旋流器内切向速度呈双涡结构(准自由涡与准强制涡);轴向速度明显小于切向速度且不存在零速度包络面,油相集中于旋流器轴心形成油核,随着流量及转速的增加,各相速度及中心油核浓度均增加。     

液-液旋流分离器内流动特性的大涡模拟

基于柱坐标系下的瞬态N-S方程,采用标准Smagorinsky-Lilly模型,对旋流分离器内的单相流动特性进行了大涡模拟研究,获得了旋流分离器内的瞬时流场、时均速度与湍动能分布,并将结果与雷诺应力模型(RSM)及实测结果进行了对比。结果表明,大涡模拟方法可以得到旋流分离器内的瞬态流场,且能够反映更多的流场细节;对时均速度的预测与实测数据吻合良好,精度优于RSM模型;对湍动能的模拟与RSM方法差异显著,但其结论更符合以往理论分析与实测的结果。相比采用时均方法的RSM模型,大涡模拟方法对此类旋流湍流具有更好的模拟能力。     

倾斜入口流道的水力旋流器数值模拟分析

研究入口流道带倾角的水力旋流器模型,用GAMBIT软件建模并划分网格,运用FLUENT软件对其油水分离情况进行数值模拟,分析了传统直入口流道与带倾角入口流道的区别。发现倾斜入口模型压力降明显降低,有助于降低旋流管能耗。倾斜入口模型模拟中,底流处油的浓度较低,分离效果较好。     

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。     

除油型水力旋流分离器压降研究

采用各向异性k ε模型,用有限差分法,以SIMPLE算法为基础对旋流器内流场进行了数值模拟,通过数值计算得到了液液水力旋流分离器溢流管直径对压力降的影响、压降与流量的关系。通过算例与实验校验,得出各向异性κ ε模型能够模拟旋流器内湍流流场。     

水力旋流器能耗定义及其组成分析

针对水力旋流器的能耗问题 ,阐明了水力旋流器的能耗概念以及能耗的组成 ,并详细分析了能耗和压力降之间的近似关系。     

不同入口流速下导叶式液液旋流器内流场与性能分析

应用激光多普勒测试技术测得导叶式液液旋流器内切向、轴向速度的分布规律,结合性能实验结果分析可知,导叶式液液旋流器高效分离柱段所需的最大切向速度vθmax=6.6 ～9.6m/s,压降△p=ξρvi2/2,且ζ =5.2131×104.     

含油废水动态旋流分离技术研究

介绍了重力沉降法、浮选法、混凝法和电解法这些传统的含油废水处理方法的原理和优缺点,重点研究了动态旋流废水处理技术。设计了动态旋流器及其关键部件,并在此基础上搭建了含油废水动态旋流处理系统。研究发现,该系统在油水分离方面优势明显,在合理的转速范围内,能在非常宽的处理域内保持较高的分离效率。     

分流比对旋流器油水分离性能影响的模拟研究

应用计算流体动力学(CFD)方法,针对不同分流比对旋流器油水分离性能和压力特性的影响进行模拟研究,利用指数坐标系对比分析了分流比对旋流器的速度、压力降、压降比和分离效率的影响及其变化规律。通过分析发现,分流比变化主要影响旋流器内部轴向速度分布,压降比随分流比的增大线性增加,而综合效率随分流比的增大先增大后降低,当分流比为20%时,所设计旋流器的综合效率最高,且质量效率和简化效率均高于95%。