水力旋流器能耗机制与节能原理研究：Ⅵ.低能耗旋流器压力场结构及能耗 …

对低能耗水力旋流器内的湍动压力场的时结构与脉动结构进行了系统研究。     

水力旋流器湍流结构控制与能耗降减

引言能耗较高迄今仍是水力旋流器技术开发和应用中的主要问题之一．旋流器能耗的降低,不仅可以降低其运行成本、提高生产效益,而且可以提高能源利用率．旋流器在正常工作状况下其内的流体呈湍流运动状态,旋流器的高分离因素来自其湍流运动,即湍能耗散在旋流器内是不可避免的．那么,为了降低旋流器内的能量损失,只能想办法使湍能耗散降到最小．本文将采用设置类似大涡破碎器和流向棱纹面的方法,对旋流器内的湍流结构进行控制,并研究其湍流结构的变化与能量耗损降低的关系．l实验旋流器的结构按Rietema［1]最佳分离结构进行设计．经…     

水力旋流器能耗机制与节能原理研究 Ⅱ.湍流压力场时均结构

采用电阻应变式压力测定仪及在线数据自动采集与实时处理系统,在国内外首次对水力旋流器内湍流压力场的时均结构进行了系统的实测研究。结果表明,在水力旋流器内同一轴向位置上,随着半径的减小,压力逐渐降低,而径向压力梯度却逐渐增大;但在溢流管外壁与水力旋流器边壁间的环形区域内,压力沿径向的损失很小,而且在溢流管外壁附近,压力还略有回升的现象;水力旋流器内部主要流域中各处的流体压力可以用同一个数学模型进行描述,该模型是径向位置的函数;在溢流管端以下内旋流区域中,流体的径向压力损失幅度很大,该区域是一个能量损失严重的区域。     

水力旋流器能耗机制与节能原理研究 Ⅲ.湍流压力场脉动结构

采用电阻应变式压力测定仪及在线数据自动采集与实时处理系统,在国内外首次对水力旋流器内湍流压力场的脉动结构进行了系统的实测研究。结果表明,在溢流管端以下内旋流区域中,流体的压力脉动强度以及压力相对脉动强度均很大,该区域是一个湍动能量损失严重的区域;水力旋流器中绝大部分区域内的脉动压力均服从Ｇａｕｓｓ分布;但在柱段区域的个别地方以及锥段上部内旋流区域的许多地方,脉动压力则拒绝Ｇａｕｓ假设,在这些部位湍流具有明显的间歇性特征。     

水力旋流器能耗机制与节能原理研究：II.湍流压力场时均结构

采用电阻应变式压力测定仪及在线数据自动采集与实时处理系统,在国内外首次对水力旋流器内湍流压力场的时均结构进行了系统的实测研究,结果表明,在水力旋流器内同一轴向位置上,随着半径减小,压力逐渐降低,而径向压力梯度却逐渐增大,但在溢流管外壁与水力旋流器边壁间的环形区域内,压力沿径向的损失很小,而且在溢流管外壁附近,压力不略有回升的现象,水力旋流器内部主要流域中各处的流体压力可以用同一个数学模型的进行描述     

水力旋流器能耗机制与节能原理研究 Ⅴ.流场结构与能量耗损

采用正交试验设计,系统地研究了水力旋流器流场结构对其能量耗损的影响。结果表明,在水力旋流器结构中,中心插入部件结构对能量耗损影响最大,而底流管结构的影响最小;在中心插入部件中,中心翅片节能效果最佳。最后优化出了可使能耗系数最小的水力旋流器优化结构组合。     

水力旋流器能耗机制与节能原理研究：I.能量耗损理论分析

从水力旋流器内压力分布与损失、局部损失、粘滞损失、湍动能耗以及空气柱内和出口能量损失等几方面入手对水力旋流器内的能量耗损进行了深入的理论研究,给出了水力旋流器单元操作的能耗体系,系统地描述了能量耗损的组成、分布、影响因素以及能耗降减可能性。     

水力旋流器能耗降减的研究进展

综合介绍了水力旋流器能耗降减方面的国内外研究成果，并进行了简要评述与展望。     

水力旋流器能耗机制与节能原理研究Ⅰ.能量耗损理论分析

从水力旋流器内压力分布与损失、局部损失、粘滞损失、湍动能耗以及空气柱内和出口能量损失等几方面入手对水力旋流器内的能量耗损进行了深入的理论研究,给出了水力旋流器单元操作的能耗体系,系统地描述了能量耗损的组成、分布、影响因素以及能耗降减可能性。     

水力旋流器能耗机制与节能原理研究 Ⅶ.流场结构与分离性能

采用正交试验设计,对旋流器流场结构与分离性能的关系进行了系统研究,获得了旋流器流场结构对分离修正总效率、分离粒度和分级效率曲线等分离性能指标的影响规律以及在提高分离性能方面的相应优化结构组合,为进一步确立优化节能原则提供了依据。     

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     

水力旋流器能耗机制与节能原理研究 Ⅳ.湍动能分布与湍动能耗散率

采用代数应力模型对水力旋流器内的湍流场进行了数值模拟,并用实测结果验证了计算结果的可信性,获得了旋流器内湍动能及湍动能耗散率的分布规律。结果表明,在溢流管端以下轴向位置上湍动能分布具有相似性,呈两边高中间低的不对称鞍形;在溢流管与旋流器壁之间的环隙空间内湍动能沿径向方向变化不大;旋流器内湍动能较大的区域是溢流管端以下空气柱附近的内旋流区域;旋流器内湍动能耗散率分布与湍动能分布有十分相似的规律,溢流管端以下空气柱附近的内旋流区域亦是湍动能耗散损失较严重的区域。     

水力旋流器能耗机制与节能原理研究：IV.湍动能分布与湍动能耗散率

采用代数应力模型对水力旋流器内的湍流场进行了数值模拟,并用寮测结果验证了计算结果的可信性,获得了旋流器内湍动能及湍动能耗散率的分布规律。结果表明,在溢流管端以下轴向位置上湍动能分布具有相似性,呈两边高中间低的不对称鞍形;在溢流管与旋流器壁之间的环隙空间内湍动能沿径向方向变化不大;旋流器内湍动能较大的区域是溢流管端以下空气柱附近的内旋流区域;旋流器内湍动能耗散率分布与湍动能分布有十分相似的规律,溢流     

水力旋流器湍流数值模拟及湍流结构

采用湍流代数应力模型对水力旋流器内湍流场进行了数值模拟,数值计算结果验证了实测数据。用数值计算与实验研究相结合的方法深入揭示了旋流器内的湍流结构,结果表明,旋流器内湍动能分布呈两边高中间低的不对称鞍形;湍动勇耗散率分布与湍动能的分布有十分相似的规律;溢流管端以下内旋流区域中湍流压力脉动强度以及压力相对脉动强度均很大。     

水力旋流器类组合涡分析及节能原理研究

根据旋涡运动基本理论以及水力旋流器流场具有类组合涡结构的特点 ,推导出了关于压力降和能耗系数等的理论公式 ,分析了水力旋流器内各种能耗的产生机理 ,提出了若干节能措施和设想。     

宽域水力旋流器压力能耗模拟与分析

提出一种可同时分离重质和轻质固体颗粒物的液-固旋流器。实验研究发现该新型水力旋流器在流量为25m^3／h,分流比为6％时对重质颗粒分离效率最高;流量25m^3／h,分流比为8％时轻质颗粒分离效率最佳。利用CFX流体软件,在流量为20～35m^3／h条件下对旋流器内的静压、动压和压力降的分布进行模拟分析。结果表明：在旋流器圆柱段从上到下,动压逐渐降低,在锥体段从上到下,动压逐渐升高;在一定范围内,为进一步提高分离效率和减少旋流器内压力损失,应避免增大入口流量而适当增加分流比。     

井下水力旋流器设计及应用

随着钻井深度的逐渐加深,钻井液中的固相含量会不断增大,将会导致钻速下降、钻头寿命降低.井下水力旋流器在通过钻头之前进行固相分离,这样有力的改善钻头工作环境,提高井底射流的破岩和清除岩屑的能力.现场使用表明:井下水力旋流器结构合理、性能可靠、安装拆卸方便,满足现代钻井工艺要求,具有推广前景.     

复合式水力旋流器径向压力分布及单体生产能力的确定

针对复合式水力旋流器的工作原理,在组合涡分离理论的基础上,研究了复合式水力旋流器强制涡域和半自由涡域内的径向压力分布情况,并以此为依据推导出复合式水力旋流器单体的生产能力通式。。     

充气水力旋流器内压力分布的研究

通过对充气水力旋流器内压力分布的观测，确定流体内径向和轴向压力梯度的存在是气泡向心和向上浮动进入泡沫区的主要推动力。该推动力的大小由压力分布决定。气泡分别从薄层区径向向内和从液柱区中心部位轴向向上进入泡沫区。     

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。