水力旋流器结构参数优化研究

水力旋流器主要用于钻井作业过程中清除从地层返出的钻井液携带的岩屑砂粒,本文针对钻井液除砂采用的固液水力旋流器存在的不足,利用Fluent软件对四种不同结构参数的水力旋流器进行优化仿真,研究不同结构参数时旋流器流场中的静压力、切线速度及分离效率的变化规律,研究结果有助于提高旋流器的分离性能。     

新型结构的疏浚泥分离用水力旋流器的研究

为解决疏浚泥含沙量过大,应用FLUENT软件建立了水力旋流器内两相湍流三维模型,基于疏浚泥的物性特点,研究了水力旋流器圆柱段长度对分离效率的影响,推导出适用于疏浚泥分离用旋流器的能量损失公式.提出了一种完全长柱型旋流器,其分离效率和耗能都优于常规长锥型旋流器.在保证较高分离效率的情况下,调整入口流速,得到了入口流速、分离效率和能量消耗的关系,为旋流器的选择提供了依据.并验证了在疏浚泥浓度范围内,此类型旋流器均能够达到较高的分离效率.     

油水分离用复合式水力旋流器结构设计

通过改进油水分离结构配置形式，优选主要构件的设计，提高了油水分离用复合式水力旋流器的分离性能，获得了理想的分离效果。     

轴流式两级一体化水力旋流器结构参数优选北大核心CSCD

为实现采油井筒井下等有限空间内开展油水高效分离处理,设计了一种新型轴流式两级一体化水力旋流器,对旋流器9种不同结构参数对分离性能的影响规律进行了系统研究,并对结果进行了试验验证。依据各结构参数对旋流器分离效率的影响,确定了最佳结构参数,获得最高分离效率为96.38%、溢流压降为89.42 kPa;重点对二级稳流锥角参数变化对质量效率影响并不稳定的原因进行探究,研究发现特定的二级稳流锥角为12°时,在二级稳流锥角外壁面处不产生循环流,且在总溢流口上方位置会产生回流现象,从而可最大程度提高分离效率;旋流器内的循环流和回流也会影响压降的变化,增大溢流压降更有利于油相分离。本文研究可为轴流式水力旋流器的结构设计及实际应用提供参考。     

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。     

水力旋流器内干涉沉降效应研究

研究了水力旋流器内困悬浮液浓度增大而引起的干涉沉降效应对分离效率的影响,从理论上给出了悬浮液颗粒线性浓度与旋流器分离效率之间的关系式,实验数据检验表明,该式具有良好的预测精度。     

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。     

水力旋流器分离理论的研究与发展趋势

介绍了国内外对水力旋流器分离理论研究的现状，简要分析了各种分离理论特点，并提出用非线性随机理论来描述水力旋流器的分离过程，并对其发展进行了展望。     

水力旋流器分离准数模型的研究

对影响水力旋流器性能的结构参数、操作参数和物性参数及各种分离性能指标进行了综合研究。利用相似理论结合水力旋流器分离磷酸污水的实验数据，借助逐步回归分析方法建立了描述相似准数间相关关系的准数模型。该模型可用于分离磷石膏及类似物料的水力旋流器分离性能的预测，还可对水力旋流器进行优化、放大设计及操作优化。     

液-液分离水力旋流器入口流道的加工技术

入口结构是影响液－液分离水力旋流器性能的一个主要因素。文章分析了圆弧曲线流道入口的结构特点，设计了在普通铣床上加工流道入口的夹具，介绍了相应的加工工艺。     

可调底流口型旋流器的性能试验研究

选矿作业工况复杂,传统旋流器采用固定底流口,需要停机人工更换底流口,影响系统的稳定运行。本文提出了一种带有锥形调节结构的底流口,可实现底流口在线调节。通过试验对比分析了φ50mm旋流器配置可调底流口与固定底流口时底流浓度、处理量、分级效率和分离精度等的变化规律。结果表明,与固定底流口相比,采用可调底流口时处理量增加2.2%~6.4%;底流浓度降低26.3%~29.74%;分级效率增加7%~24.57%;陡度指数提高19.5%。可调底流口型旋流器适用于0.1~0.14MPa压力下的分级作业。     

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。     

背压对脱水除油一体式液液分离旋流器流场及分离性能影响的研究

应用FLUENT流体动力分析软件,对脱水除油一体式液液分离旋流器进行了数值模拟,分析了底流背压、溢流背压对旋流器速度分布、流量分率及分离效率的影响。结果表明,底流背压和溢流背压对旋流器流量分率的影响可归结为压降比的影响;底流背压和溢流背压对旋流器分离效率的影响可归结为底流分率的影响;牛顿效率比传统的除油效率和脱水效率更能全面地表征旋流器油水分离的性能。随着底流分率的增大,牛顿效率先升高再降低,存在一个最佳操作点。研究结果及新的表征方法对旋流器的研究和实际应用具有指导意义。     

水力旋流器分离效率影响因素的研究进展

旋流器分离效率的影响因素有结构参数、操作参数和物性参数。结构改进和新型旋流器对油水分离效率有较大改善,但提高潜力有限;操作参数的优化可以达到最高分离效率,但受结构和物性限制;油水性质是影响分离效率的决定因素。对油水物性的研究和改善将是未来旋流器发展的方向。     

具有溢流帽结构的旋流器流场特征及分离性能研究

针对普通旋流器运行过程中存在短路流导致溢流跑粗的问题,提出一种溢流帽式旋流器,并对其进行了数值模拟和试验研究.模拟结果表明,相比于普通旋流器,溢流帽式旋流器内空气柱直径减小,能耗降低,离心力场强度更大,流体切向速度增大,轴向速度降低,颗粒参与分离时间长,分离更充分,有利于改善溢流跑粗,提高分离效率.试验结果显示,溢流帽...     

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.     

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%。     

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。     

脱油型水力旋流器结构建模及流场分布特征研究

针对所建立的脱油型静态水力旋流器结构设计模型进行了简要的分析。根据旋流器结构特征，确定其相应的结构参数及比例缩放的关系模型，同时对旋流器流场中液流的自由涡、强制涡、组合涡与螺旋涡分布进行了理论分析与计算，对加深人们对旋流分离技术的理解，具有重要的工程实际意义。