三相旋流分离器气液固耦合数值模拟研究

针对工程实际三相旋流分离器结构优化设计和特性难于把握问题,基于计算流动动力学CFD理论,建立了三相旋流分离器气液固耦合数值分析模型,采用Mixture多相流模型对旋流分离器进行气液固三相数值模拟,研究了不同进口流量工况下旋流分离器的分离效率与压力损失,确定了结构优化后旋流分离器的最优进口流量区间。     

液液旋流分离器的数值模拟研究进展

旋流分离器是近年来发展非常迅速的液液分离设备,其主要优点是高效、节能、占地面积少且成本低,工业应用广泛。数值模拟是液液旋流分离器研发与研究的重要手段。本工作系统地介绍了目前液液旋流分离器在数值模拟中的研究进展,详细地分析了数值模拟过程中旋流分离器模型的选择、几何结构和操作参数的改变对分离效率和流场的影响及最终的评价指标,并对几何结构和操作参数改变提出了见解,对液滴破碎和聚并、旋涡的数值模拟及开发新的公式评价分离效率进行了展望。     

气液固三相旋流分离器内锥结构的数值模拟研究

采用计算流体动力学(CFD)方法,对气液固三相旋流分离器的初始模型进行数值模拟,分析其内部流场分布,得出倒锥结构具有促进分离效果的作用。通过固定分离器的主直径与高度、入口尺寸、底流口直径、侧向出口尺寸、排液孔数量、排液孔尺寸、排液孔中心高度、溢流管直径、溢流管长度以及旋流腔长度,改变倒锥结构中的内锥直径与内锥高度,对模型进行优化,得到内锥直径为38mm、内锥高度为110mm时,三相旋流分离器的分离效果较好。     

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。     

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。     

液固旋流分离器的设计

旋流分离器具有结构简单、处理量大、效果显著、操作方便等特点,它通常用于液固和液液分离操作上,在这两种操作中,旋流分离器的尺寸及其各部分的比例是很相近的,但以液固旋流分离器居多。流型图1为旋流器的典型的螺旋线流型,即开始流体在外部旋转向下,而后在内部旋转向上,这两个螺旋线的旋转方向相反,因此,在两个螺旋形流迹之间必然存在一个垂直速度为零的区域,它既不向上也不向下,如图2所示,这     

气液旋流分离器排气管结构优化的数值模拟

利用FLUENT提供的RSM模型和DPM模型对采用扩散锥形排气管的切流式气液旋流分离器内部气相流场和液滴轨迹进行了数值模拟,模拟结果显示锥角在0²0°范围内,随着锥角的不断增大,压降小幅度减小,当达到临界角度时压降略高于传统型排气管压降,但分离效率提高了9.2%,因此扩散锥形排气管应用到切流式气液旋流分离器内既可以保持压降基本不变又能提高分离效率。     

气液旋流分离器进口宽高比优化的数值模拟

利用FLUENT提供的RSM和DPM模型对不同入口高度和宽度的气液旋流分离器进行了数值模拟. 结果显示,当增大宽度或高度时切向速度与分离效率减小,但压降降低;当宽度大于环形空间的间隙时,部分进气流量直接作用于排气管上,影响内部流场;减小入口宽度或高度时引起的压降无明显差别,但减小宽度可提高分离效率而高度则相反. 入口高度(a)与分离器筒体直径(D)的比值a/D和宽度(b)与分离器筒体直径(D)的比值b/D约为0.2时,压降基本相同,但分离效率相差约3.6%. a/D约为0.38时,分离效率约为95.6%,压降约为340 Pa;而b/D约为0.25时效率为96.3%,压降约为320 Pa,入口宽度对分离器性能的影响比入口高度更显著.     

内嵌滤筒结构气固旋流分离器除尘的数值模拟

为提高旋流分离器的气固分离性能,提出了一种内嵌滤筒结构的旋流分离器。利用FLUENT中的RSM、DPM和多孔介质模型,对内嵌滤筒式结构旋流分离器的除尘原理进行数值模拟,并从速度分布和分离效率入手,与Stairmand型传统旋流分离器做了对比分析,分析结果表明:内嵌滤筒结构旋流分离器的分离性能大幅提高,可以实现直径小于5μm颗粒的分离。结果体现出了内嵌滤筒结构旋流分离器具有重要的工程价值,为旋流分离器的结构优化提供了参考。     

液固旋流分离器的设计与选用

主要介绍了液固旋流分离器的工作原理,尺寸设计原则、结构设计与材料选用,并对烧碱蒸发浓缩工序中盐碱分离用旋流分离器的选用提出参考意见.     

气液旋流分离器气相体积分数和压力降数值模拟

气液旋流分离器工作时,两相混合物从入口管切向进入圆柱形筒体开始分离。所以当入口管和筒体的结构发生变化时,对整个旋流分离带来的影响是直接的。旋流分离之后的气相,是经过溢流管离开体系的,因此当溢流管的结构改变时,气相的最终分离也会受到影响。从溢流管的半径、插入深度、筒体的半径与高度四个方面出发进行数值模拟,每个影响因子设计了六组平行的仿真模拟实验。     

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.     

轴流导叶旋流分离器数值模拟

轴流导叶分离器进料经固定的导向叶片,形成高速旋转的气液流体,利用离心力将液滴甩至器壁,富集至底部,实现气液分离。本论文采用ANSYS CFD软件计算,以模拟计算轴流导叶分离器内部各点的速度、压力值与实测得到的速度、压力值对比分析。研究轴流导叶分离器内部速度场与压力场的分布情况,考察ANSYS CFD软件模拟计算与实际测量的差距。为分离器的结构优化提供依据。     

离心式气液分离器分离性能的数值模拟

离心式气液分离器具有结构紧凑、体积小、高效等优点,被广泛的应用于石油、化工、等行业。文章基于CFD方法,使用Fluent软件对某种离心式气液分离器进行全三维数值模拟,采用正交试验设计方法安排模拟步骤,研究得到流量、气泡直径、含气量三因素对气液分离效率的影响规律,为离心式气液分离器的结构优化和高效性提供参考。     

旋风分离器分离效率数值模拟研究

求解旋风分离器内部流场分布以及揭示分离性能的影响因素具有重要意义。对旋风分离器内部流场建立数学描述,运用数值计算方法对其进行求解,进一步得到分离效率的影响因素。计算结果表明,固相颗粒的入口浓度愈大、速度愈大,分离效率愈高;固相颗粒粒径愈大,分离效率愈高;分离器排气管直径愈小、筒体直径愈小,分离效率愈高。     

固-液-液三相旋流分离技术

综述了国内外三相旋流分离技术的发展现状,指出了三相流动的复杂性,介绍了根据假设条件建立的液-液-固三相旋流分离数学模型,并就三相旋流分离技术的发展做了前景展望。     

脉动进料气液旋流分离器分离性能分析

为提高钻井液振动筛的气、固、液分离能力,一种以振动筛形成的脉动真空与压缩空气注入相结合的固液分离钻井方法被提出,在此基础上出现了一种采用脉动进料边界的旋流器。为分析旋流器的气液分离性能,需要探究其脉动进料条件下的最佳气液分离效率及其影响参数。为此,采用Fluent对稳定、脉动进料状态下不同结构参数的旋流分离器进行流动模拟,通过UDF函数设置脉动进料边界,并分析效率曲线得到脉动进料状态下分离器的最优参数。结果表明,脉动进料状态下的流场可以较好地实现稳定;采用频率为0.4 Hz的正弦脉冲进料气液分离效率最高,可达85.5%;在脉动进料状态下,其脉动不连续性会导致流场湍动能变大,径向压力降梯度降低,切向速度峰值降低。     

固液分离旋流器壁面磨损的数值模拟

基于计算流体力学(CFD)方法, 应用Fluent软件中雷诺应力模型和离散相模型, 对重分散相颗粒分离旋流器壁面的磨损情况进行了模拟研究。结果表明, 旋流分离器壁面的磨损以局部磨损为主;在入口环形区域, 颗粒对壁面的主要磨损为冲击磨损;在圆筒体和圆锥体区域, 颗粒对壁面的主要磨损为磨削磨损;磨损最严重的部位在旋流分离器的底流口。入口环形空间磨损最严重的位置在圆周方向上100°~110°;圆柱筒体壁面的磨损成螺旋向下的带状分布;越接近锥体末端, 圆锥体壁面的磨损越严重, 在底流口处达到磨损峰值。旋流分离器内部颗粒浓度高的部位磨损严重;同时入口速度增加, 旋流分离器壁面各个部位的磨损率也会相应增大。这些结果为旋流分离器的设计及应用提供了一定的指导。     

轴流式气液旋流分离器内气相流场的数值研究

应用RSM湍流模型对内径100mm的轴流导叶式气液旋流分离器内气相流场进行了数值研究,计算得到的气流时均速度分布和压力分布与实验测量结果基本吻合。根据分离器内气相流动分布的特点可知:(1)气流旋转强度与导向叶片出口角有关,出口角越大,切向速度越小;(2)排气管下口区域存在明显的短路流分布,容易卷吸夹带液滴进入排气管逃出,造成分离效率下降;(3)排气口和排液口附近的区域气流湍流脉动强度高,容易造成液滴破碎,直径减小,从而影响分离效率。以上研究结果为轴流导叶式气液旋流分离器的结构优化,进一步提高分离性能奠定了基础。     

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。