水力喷射空气旋流器分离空间结构对气液传质性能的影响

水力喷射空气旋流器(WSA)是一种利用液体射流在气体旋流场中雾化强化气液传质的新型传质设备, 可广泛用于废水、废气处理等环境工程过程中。为了优化水力喷射空气旋流器的分离空间结构, 本文通过废水氨氮吹脱实验对柱锥结合形WSA和柱形WSA分别进行了气液传质性能研究。研究结果表明, 分离空间结构对水力喷射空气旋流器的气液传质性能存在影响。在相同工作条件下, 与柱形WSA相比, 柱锥结合形WSA具有更好的气液传质性能和略高的气相压降, 后者吹脱氨的体积传质系数提高了约8%, 主要原因在于柱锥结合形WSA内部具有更好的射旋流耦合雾化作用和离心超重力强化传质的综合效果, 使得两相比传质面积增大, 传质效率增高。研究结果可为设计传质性能良好的WSA提供设计依据。     

底部挡板与进气位置对水力喷射空气旋流器传质性能的影响

水力喷射空气旋流器(water-sparged aerocyclone,WSA)是一种利用液体射流在气体旋流场中雾化强化气液传质的新型传质设备,可广泛用于废水、废气处理等环境工程中。为了改进水力喷射空气旋流器结构,提高其气液传质性能,本文通过废水氨氮吹脱实验研究了进气口轴向位置以及底部挡板的设置对气液传质性能的影响。实验结果表明,进气位置与底部挡板对水力喷射空气旋流器的气液传质性能存在影响。在相同工作条件下,气相进口沿轴向下移对WSA内气液传质性能作用较小,但能够使其气相压降降低约为10%。在WSA主筒体底部液封区域设置挡板,能够强化WSA底部气液两相的混合,进而提高低液相循环流量下WSA内的气液传质性能,且随进气速度的增加,其效果越显著,研究结果可为设计传质性能良好的WSA提供设计依据。     

用于超细分级的水力旋流器的研究

介绍了用于细粒煤泥分级的水力旋流器的工作原理;分析了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在分离过程中的作用;同时,给出了水力旋流器结构参数的设计标准。     

不同流量条件下导叶式旋流器内部流动的数值模拟

应用Fluent软件和雷诺应力模型(RSM)对导叶式旋流器内部三维强旋湍流流动进行了数值模拟,考察了不同入口流量对旋流器内速度场的影响。研究结果表明,旋流器内径向速度远小于切向速度和轴向速度,锥段的切向速度明显小于柱段的切向速度;随着流量的增加,各向速度均增加,最大切向速度的分布直径并不随流量的变化而改变,且最大切向速度位于准自由涡与准强制涡的分界处。通过计算还发现,在旋流器圆柱段存在循环流和短路流,锥段的上行区域均小于柱段,而且截面越靠底流口,上行区域越小。     

油水分离水力旋流器锥段长度对速度场影响研究

油水分离水力旋流器锥段长度对旋流器的性能影响非常巨大,用CFD计算方法对旋流器通过运用雷诺切应力RSM湍流模型与代数滑移应力ASM,基于欧拉法的Mixture两相流模型进行模拟分析。得到大小锥段长度变化对两锥段的轴向与切向速度影响,结果表明旋流器内旋流轴向速度对大、小锥段长度均敏感,外旋流切向速度对大锥段长度敏感。研究结果为优化旋流器结构与设计提供参考．     

含聚质量浓度对油水旋流分离器性能的影响分析

实验测试了4种不同含聚质量浓度水溶液的流变特性,基于幂律流体的流变模式进行回归分析,得到了不同质量浓度下聚合物水溶液的黏度模型,采用该黏度模型对螺旋导流式旋流器内连续相流场的计算进行了修正,并选用离散相模型(DPM)对油滴运移轨迹进行求解。含聚质量浓度在0—1 600 mg/L范围内,对比旋流器黏度场、速度场(切向速度、轴向速度、径向速度)、压力损失和油滴运移轨迹发现:受剪切影响旋流器内连续相黏度变化较大,径向分布呈"M"形,入口处黏度最高;分离效率从93.9%下降到73.2%,切向速度均值降低,而轴向速度和径向速度均值呈现出上升趋势;随含聚质量浓度上升,在旋流腔及锥段处油滴的轴向运移多次表现出"循环流"特征,并且在通过螺旋流道出口后其合速度骤然衰减,速度大小在较低范围内高幅度波动,最终未能及时进入内旋流造成分离效率下降。     

锥段长度对微型旋流分离器内流场影响的数值模拟

采用CFD软件FLUENT对3种不同锥段长度的微型旋流分离器中的液相流动规律进行数值模拟.模拟结果表明,随着旋流器锥体长度的增加,旋流器内切向速度降低,径向速度减小,轴向速度增大,压降减小,分流比增大.适当加长旋流器长度可获得较佳的分离性能,然而过分增加旋流器长度,分离性能反而会降低.     

大锥段注气对液-液水力旋流器分离性能的影响

针对油田含聚污水处理难度大的问题,利用CFD和多孔介质模型建立了旋流器内部流体的计算模型,数值模拟分析了大锥段注气旋流器内多相流体速度场和压力场的分布规律,结果表明:大锥段注气后,在旋流区和大锥段区的径向速度和流向溢流口的轴向速度明显提高,分离性能有所改善;产生的气浮选效应使混合液的分离难度降低,压力降减小,节约了能源。提出旋流器流场分界区的概念,研究表明在分界区注气能更好地改善分离效果,分界区的位置取决于旋流器的结构参数和操作参数。     

水力旋流器分离性能强化研究

设计了一种在旋流器轴心线位置具有中心固棒的新型水力旋流器,该中心固棒的引入有效地消除了旋流器内的中心空气柱。实验研究了该中心固棒替代空气柱对旋流器性能指标的系统影响。研究结果表明,采用中心固体棒取消旋流器内的空气柱后,旋流器的分离性能得到了有效的强化。与具有空气柱的旋流器相比,不管旋流器锥段结构如何变化(从普通直锥、到抛物线型锥、到双曲线型锥),具有中心固棒的旋流器均具有更高的分离总效率、更高的修正分离总效率、更小的修正分离粒度以及更高的分离精度。随着旋流器锥段内部空间的增大,中心固棒使旋流器分离性能提高的幅度也增大。     

水力喷射空气旋流器吹脱处理挥发性有机物废水

采用超重力气液传质设备水力喷射空气旋流器(WSA)对乙苯模拟的VOC废水进行吹脱处理,考察了废水初始浓度、进口气速、射流流速、废水温度等因素对处理过程传质效率的影响。结果表明,进口气速越大、废水温度越高,VOC吹脱去除传质效率越高;射流流速加大,VOC的吹脱处理效率先增大后保持不变;废水初始浓度对VOC的吹脱去除效率影响较小。初始浓度为45 mg/L的VOC废水,采用WSA吹脱处理3 min后,VOC的去除率可高达99%以上,气液传质效率是曝气柱等传统设备的2倍以上。