四入口液-液旋流分离器分离性能数值模拟

多入口旋流分离器能在入口速度较低的情况下实现传统旋流器在入口速度较高时才能达到的分离效果,同时具有更加稳定和对称的流场分布。为了进一步验证多入口液-液旋流分离器的分离性能以及溢流分流比和入口流速对其分离性能的影响,本文基于欧拉-欧拉多相流模型,采用群体平衡方程（PBM）对四入口液-液旋流分离器分离性能进行了数值模拟。研究结果表明：在入口流速恒定时,旋流器综合分离效率随着分流比的升高呈先上升后下降变化趋势,溢流分流比为0.22时,旋流器综合分离效率达到最高,此时分离效率为95.66%。当溢流分流比为0.22时,随着入口流速的增大,四入口液-液旋流器分离效率呈先上升后下降最后趋于平缓变化趋势,当流速为10m/s时,到达油滴剪切破碎临界条件,此时分离效率最高为96.78%。研究结果可为四入口液-液旋流分离器现场应用和适用性提供理论指导。     

新型超声速旋流分离器设计及数值模拟

设计一种静态导向叶片安装在拉伐尔喷管之前,使流体经旋流后再进入拉伐尔喷管进行膨胀降温的新型超声速旋流分离器.新型超声速旋流分离器中气流的旋转发生在亚声速段,使得分离器内的激波更容易控制,降低能量损失,使液滴的再蒸发影响程度减小,从而提高分离器的分离性能及压力恢复能力.对新型超声速旋流分离器内流体的流动规律进行数值模拟研究.结果表明:随着升压比的增大,激波位置由扩压器向喷管方向移动,升压比控制在40% ～ 73%内,超声速旋流分离器可正常工作;气流在拉伐尔喷管出口处形成低温、低压区,马赫数达到2.0,静温达-98.82 ℃,静压达82.945 kPa;新型分离器内旋流场离心加速度可达243558g(g为重力加速度),能够实现良好的超声速气液旋流分离.     

超临界CO_2-水分离器性能数值模拟

针对超临界二氧化碳地热发电系统中热回流后的超临界二氧化碳与盐水的分离情况,设计了一种双锥双入口旋流分离器,并通过数值模拟的方法研究了主要物性参数和运行参数对分离器性能的影响.采用RSM和DPM模型模拟液滴分离过程,结果表明,分离器内部存在内旋强制涡流和外部自由涡流,能够实现盐水的分离;分离器的分离效率随水滴粒径和入口速度的增大而升高,随入口水质量分数和溢流分流比的增大而降低,在入口速度为8 m/s时,粒径大于7μm的水滴分离效率可达100%;入口速度和溢流分流比对分离器压降影响较大,在水质量分数为5%,满足分离效率为99%时,压降为0. 15 M Pa;在同时满足分离效率和工质回收经济性的条件下,水质量分数为5%,10%和15%的3种工况的最佳溢流分流比分别为0. 8,0. 7和0. 6.     

含油污水气浮旋流耦合分离方法的研究

为了提高含油污水旋流分离器的分离性能,应用了气浮理论．利用气液混合泵边吸水边吸气,在泵内含油污水和空气在一定的压力下均匀混合,产生大量的微细气泡,然后泵入旋流器内进行分离。研究了加入气泡对压力降和入口流量的关系、分流比和压力降的关系、含油浓度和分离效率的关系、气泡量和分离效率的关系的影响。发现在一定的充气量范围内(标况下体积比4％～5％),微细气泡的存在能够明显提高油水旋流分离器的分离效率(约20％)。     

蜗壳式旋风分离器的分离性能研究

蜗壳式旋风分离器作为轻烧镁旋流动态煅烧系统中最重要的分离设备,是提高系统分离性能的关键所在.本文建立蜗壳式旋风分离器分离性能试验装置,以粒径48～75?m的轻烧镁粉、菱镁矿浮选粉和氢氧化锂粉为样品,研究了入口风速、颗粒浓度以及颗粒物性等参数对压降和分离效率的影响.研究表明:1)蜗壳式旋风分离器的静压降随入口风速的增大而增大,二者基本呈指数变化关系;入口风速增大能够提高分离效率,但是压力损失也逐渐增大,根据旋流动态煅烧系统的回收指标,得出最佳的风速约为19 m/s,此时的压降为1 100 Pa左右;2)在一定范围内,适当地增加入口颗粒浓度既能降低压力损失又能提高分离效率; 3)当粒径相同时,分离效率随着颗粒密度的增加而增加.     

旋风式油气分离器分离特性影响因素的仿真研究

为提高旋风式油气分离器的分离效率,改善分离性能,研究了分离器入口形状(矩形、圆形)、入口混合气流速、圆锥段锥形角、出气管的直径和出气管插入深度对分离性能的影响。将搭建的旋风式油气分离器三维几何模型导入ANSYS体系下的Fluent软件中建立油气分离器的仿真计算模型,仿真分析了影响旋风式油气分离器分离特性的因素。得出以下结论:在同一条件下,对相同粒径微粒的分离效率,矩形入口式高于圆形入口式;入口气体流速的增加使得分离效率提高的同时,导致分离器内部整体压力损失增加,针对本文搭建的模型,在入口混合气流速为12.8 m/s左右时,压损较低,且分离效率较高;分离效率随着圆锥段锥形角度增大而缓慢增加,分离效率在锥形角度大于11.5°后基本保持不变;分离效率随出气管直径的增加而降低,并且下降的速度逐渐增加;分离效率随出气管插入深度的变化趋势呈现出抛物线式的变化规律,先增大后减小。     

排气管尺寸对旋风分离器流场影响的数值模拟

用雷诺应力湍流模型(RSM)模拟研究旋风分离器排气管尺寸对旋风分离器流场的影响.结果表明:单入口旋风分离器的非轴对称性在环区更明显;在排气管壁存在滞流区,排气管尺寸减小,该滞流区变薄;在分离区,De/D≥0.4时,旋风分离器的中心位置存在向下旋流,该旋流造成一定返混,对提高旋风分离器效率不利;随着De/D的减小,内旋流切向速度提高,中心处的向下旋流速度减小,总压降大幅提高;当De/D=0.3时,中心处向下旋流消失,提高了分离效率.     

滴灌用泥砂分离器的性能预测与改型设计

为了改善滴灌系统泥砂分离器的性能,利用CFD软件对旋流式固液分离器内固液两相流场进行三维数值模拟.针对计算与试验结果分析原型机流场存在的问题,根据水力旋流器分离旋流动力学要求和数值模拟结果对泥砂分离器进行改型设计.通过改变分离器进口、溢流口形状与尺寸、圆锥体与分离柱高度的比值等,寻求分布合理的内流场,使改型后的泥砂分离器具有符合设计要求的分离性能.改型后的泥砂分离器具有更高的分离效率和较低的压力损失,试验结果与预测结果比较吻合.     

工作压力对污泥淤砂分离器分离效能的影响

工作压力P直接影响污泥淤砂分离器的分离效果,是污泥淤砂分离器最重要的控制参数。试验结果表明：随着工作压力的增加,分离器处理能力呈显著地线性增长（R2=0.9889）,分流比呈显著地指数型衰减的趋势（R2=0.9931）;分离效率、富集率呈先增加后稳定的趋势,运用Boltzmann函数模型进行拟合,其R2分别为0.9757和0.9878。工作压力控制为0.15~0.2MPa时,可以获得较高的分离效能。用锥角为20°、溢流口直径Ф22mm、底流口直径Ф13mm的污泥淤砂分离器、在工作压力为0.175MPa的情况下,污泥淤砂分离器的分离效率为48%,其分流比g为0.17。如果将底流污泥作为外排污泥,则可以增加淤砂的排放,有助于缓解污水厂的淤砂问题。     

圆柱式气液旋流分离器的性能评价

圆柱式气液旋流分离器（GLCC）是一种新型、高效的小型分离设备。通过对GLCC分离机理的研究,对GLCC的入口进行了优化,制作了试验模型,并在气液两相流试验环道上对GLCC的分离效果进行了试验。结果表明：GLCC具有较好的分离性能;在设计工况下,其液体含气率和气体含液率都能满足现行标准,并且具有下倾入口的GLCC比水平入口的GLCC分离效果要好;液相粘度影响GLCC的分离性能,粘度增大,GLCC分离效果变差,气液处理量变小。     

渐变截面型入料口夹角对旋流器流场及压降的影响

利用RSM雷诺应力模型和VOF多相流模型,通过数值试验方法考察了渐变截面型入料口夹角对Φ50 mm水力旋流器流场及压降的影响.结果表明,增大入料口夹角,切向速度增加,致使分离效率提高;与此同时,轴向速度和溢流管底端的最大径向速度也随之相应增加,导致沉砂分流比略有降低、短路流量增加,但对湍流结构影响不明显;空气柱直径同样随着夹角的增加而增大,从而有效分选空间减小.旋流器内部的压力损失主要包括主分离区域的损失和入料口区域的损失;增大入料口夹角,总压降增加,导流能力增强,当夹角为20°时,导流性能最优,但能量利用率降低.     

水力旋流器内部流场的数值研究

在PIV实验验证的基础上,利用RSM雷诺应力模型和VOF两相流模型对50mm水力旋流器内部流场进行了系统的数值研究.结果表明:旋流器内静压从器壁至中心逐渐下降,静压为0处即为空气柱边界,空气柱内为负压,空气柱的存在增加了分级过程的能量消耗;旋流器内切向速度分布符合组合涡特征,内部为强制涡运动,外部为半自由涡运动;零速包络面是轴向速度方向发生改变的转折面,其上部为柱形,下部为锥形,柱形段直径约为溢流管的23倍;在外旋流区域径向速度方向从旋流器器壁指向中心,内旋流区域存在方向相反、位置相对的径向速度,空气柱内径向速度基本为0.     

旋流器结构对内流场影响的数值研究

用有限差分法对旋流器内流场进行了数值模拟,采用各向异性的湍流模型能够正确模拟旋流湍流流场。通过对速度场、压力场的分析发现,径向压力梯度是由切向速度的作用产生的,而径向压力梯度正是驱使油滴向轴心方向运移的动力。提出了根据管中心的压力和轴向速度的变化决定旋流器长度的方法。旋流器小锥角的角度越大,分离段越长,越有利于提高分离效率     

基于黄河水泥沙分离的水力旋流器的溢流性能研究

从理论出发,通过影响溢流固相浓度的两大因素底流固相浓度和分流比所进行的对比实验,定性地总结出了溢流固相浓度的变化规律,以便提高黄河水泥沙分离过程中水力旋流器的溢流性能.实验分析表明,在黄河水泥沙分离过程中,寻求最优的底流口直径是提高水力旋流器性能最有效的途径.     

单锥式油水分离旋流器内流场的数值模拟

为了研究水力旋流器用于油水分离的复杂情况,使用FLUENT软件中的多相流欧拉分析方法,结合雷诺应力湍流模型对单锥式旋流器的内部流场进行了数值模拟.分析了旋流器内部的体积浓度分布、压力分布,以及切向、轴向和径向速度分布的规律,揭示了油水两相流的分离特性.在不同流量下,计算出了旋流器的流量-效率曲线,计算结果与实验数据吻合较好,从而证明了该湍流模型和数值算法的可靠性.     

双锥型污水处理旋流器分离效果研究

为了检验新型污水处理系统设备的除油性能,设计建造了一套室内双锥型水力旋流器试验装置,并在该装置上进行了旋流器的外特性试验。以柴油作为介质,测量出了最佳流量范围、流量调节比和分流比等特性参数。实验结果表明,水力旋流器的压降随流量的增加而增大。在一定流量范围内,水力旋流器的分离效率不变。分流比大于１％ 时,旋流器的分离效率基本不变。入口浓度不影响旋流器的分离效率,但底流浓度随入口浓度的增大而增大     

低密度差油水两相旋流分离的实验研究

研制了一种新型的液－液旋流分离器。对影响旋流分离效率的各因素进行了详细的实验研究，分析了入口含油浓度，回流率和流量对分离效率的影响，所得结果表明，旋流分离方法适用于低密度差液－液两相的分离。现场试验的分离结果达到国家有关标准。     

变截面通道内超音速两相流极限升压能力研究

根据质量、动量、能量守恒方程建立了变截面通道内超音速汽液两相流升压装置的极限升压能力计算数学模型．计算及研究表明：极限升压能力随变截面混合腔喉部直径、被升压的低压水流量和蒸汽喷嘴压比增加而降低，随环形水喷嘴间隙的变化出现了最小值；计算得出变截面超音速汽液两相流装置的极限升压能力可达26；在设计升压装置时应尽可能选取较大的蒸汽喷嘴压比和较小的环形水喷嘴间隙。同时给出了变截面混合腔喉部直径的设计原则。研究结果对变截面通道内超音速汽液两相流升压技术的应用有重要意义。     

径向流吸附器布气系统结构对布气效果的影响

径向流吸附器内的均匀布气对其性能有重要影响.本文以实验室用小型径向流吸附器为研究对象,建立了三维流动数学模型,并对径向流吸附器内部的流场进行了数值模拟.对比研究了径向流吸附器内气体流动型式、中心流道与外流道的截面积比、中心流道开孔率、外流道开孔率等对流场均匀分布的影响.结果表明：径向流吸附器采用向心流动的最为合适,并且∏型向心流动略优于Z型向心流动;中心流道与外流道的截面积比为18.9%时,获得最佳布气效果;中心流道开孔率越小,径向流速度不均匀度值越小,布气效果越好,但开孔率过低将导致布气孔附近局部布气不均匀,能耗增大;外流道开孔率变化对径向流吸附器内气流均布影响有限.     

水平裂缝水平井的压力动态分析方法

根据渗流力学原理，提出了一种分析计算水平井伴有有限导流水平裂缝瞬变压力的方法，即在计算机软件中通过系统模拟与参数拟合的方法动态分析与研究水平裂缝水平井的压力。假设裂缝内流动的是一维流动，地层内流动是三维流动，让两个流场中解出的压力表达式在裂缝边界上相等以求出流量分布，最后求出地层的瞬态压力分布。通过计算比较了不同长宽比的水平裂缝对瞬态压力的影响，比较不同裂缝传导率对瞬态压力的影响。从导数曲线上可以看出代表有限导流水平裂缝特征的两个流动段，裂缝的不稳定流动过渡段和地层内的垂直径向流动段。