溢流口结构对水力旋流器性能影响的模拟分析

以工业用428 mm水力旋流器为研究对象,采用计算流体力学(CFD)技术对旋流器内流场和颗粒分级效率进行了数值模拟研究,对所建立的模型进行了验证,并在数值模拟的结果上分析了溢流口结构,包括溢流口直径、插入深度和溢流口的壁厚对水力旋流器性能的影响。重点考察了溢流口结构变化对旋流器内空气柱、压力降、分流比和分级效率的影响。模拟结果表明,溢流口结构变化对水力旋流器的性能会产生重大影响,计算所得最佳溢流口尺寸为:直径180 mm,插入深度168 mm,壁厚2 mm。     

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.     

水力旋流器单相和两相流实验研究

在实验室,对水力旋流器进行了清水实验,得出进口压力与进口流量、溢流流量、底流流量及分流比的关系曲线,预测了水力旋流器的生产能力,为确定旋流器操作参数的最佳配比提供了依据。同时对水力旋流器进行固液分离实验,得出进口压力与溢流和底流质量浓度及分离效率的关系曲线,并进行了分析。数值模拟与实验的分离效率比较,结果吻合。     

水力旋流器单相和两相流实验研究

在实验室,对水力旋流器进行了清水实验,得出进口压力与进口流量、溢流流量、底流流量及分流比的关系曲线,预测了水力旋流器的生产能力,为确定旋流器操作参数的最佳配比提供了依据.同时对水力旋流器进行固液分离实验,得出进口压力与溢流和底流质量浓度及分离效率的关系曲线,并进行了分析.数值模拟与实验的分离效率比较,结果吻合.     

基于人工神经网络的水力旋流器分离性能预测

水力旋流器分离过程复杂,其性能指标与影响因素之间属于典型的多维非线性关系。以往旋流器分离过程的理论和经验模型大多在特定的简化条件下得到,且预测单一。为了全面预测分离器性能指标,建立了三层BP神经网络模型,通过输入结构参数和操作参数,模拟输出分离粒径、生产能力、底流质量分数等多个分离性能指标。以生产能力为例,分析了神经网络与理论和经验模型计算值的预测精度。结果表明:在各传统预测公式中,庞学诗法的预测精度最高,误差为20.88%,与其相比,BP神经网络的预测误差仅为16.64%,优于其他各模型的预测精度,且能够实现性能指标的全面预测。人工神经网络是预测水力旋流器分离性能的可靠方法。     

水力旋流器内空气柱的形成规律初探

探讨了不同排料方式下的水力旋流器空气柱形成的机理，定量分析了旋流器的结构参数对形成空气柱最小压降的影响。实验结果表明，传统大气排放式旋流器空气柱内的空气基本是从大气中吸入的。形成空气柱的最小压降，随着溢流口直径及锥角的增大而增大，随着进料口直径的增大而减小。而水封式旋流器空气柱的形成是由于旋流中心压力低于大气压后，溶解在液流中的气体析出而造成的。同样结构的旋流器，其形成空气柱的最小压降比在气排放式旋流器的要大。且随着溢流口直径的增大而增大，随着进料口直径及锥角的增大而减小。     

基于稳定流场的水力旋流器入料口直径设计

水力旋流器入料口的最优尺寸尚无明确评价标准.基于数值试验方法,考察了入料口直径对流场特性和分离性能的影响,提出了一种基于内部稳定流场的入料口直径设计方法.结果表明,入料口直径的下限可根据能量消耗确定,当入料口直径低于下限时,流体碰撞加剧促使部分压力能转化为内能,外侧自由涡区域呈现出类似强制涡的特性.入料口直径的上限可根据流场稳定性确定,当入料口直径超过上限时,进入的液流将直接撞击在溢流管壁上,导致流场稳定性变差,粗颗粒在沉砂中的分配率减少,分离精度降低.最终确定了入料口直径的最优取值范围为0.18D≤D_i≤0.26D.     

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.     

应用水力旋流器增浓泥浆水的研究

本文结合给水沉淀池排泥用的挖泥船特点,用直径为１００毫米的水力旋流器进行了增浓泥浆水的研究,得出了增浓泥浆水的水力旋流器的主要水力学特性、增浓效果及对泥砂颗粒的分离效率等基本数据。为设计一般增浓泥浆水的水力旋流器提供了基本参考数据。文中并从高浊度水干扰沉降角度对水力旋流器分离泥砂颗粒的现象进行了讨论。     

基于CFD的水力旋流器并联公共液斗结构研究

为解决并联水力旋流器分离效率下降的问题,设计了水力旋流器并联新式公共液斗.对于液斗底流口直径的大小,设计了8,12,16 mm三种不同结构,应用CFD技术分析比较了三种不同结构的流场稳定性.在流量相同的情况下,速度分布的对称性随着底流口增大而变差;而分析相同流量下不同结构的湍流强度,在不同入口流速下,12 mm结构的湍流强度平均值要小于16 mm与8 mm.     

基于相关性分析和响应面法的复合旋流器结构参数优化

为了提高旋流器优化参数的准确性,得到其在结构优化中的最优解,以一种新型复合旋流器为研究对象,基于相关性的单因素分析寻优法,以相关性分析的结果来指导优化范围的选取,提高其结构参数优化范围的准确性。结合响应面优化方法,以分离效率为优化目标,确定旋流器的最优结构参数,建立了分离效率和结构参数之间的回归模型。结果表明:不同的结构参数和各性能指标之间的显著关系并不相同,根据相关性分析的结果确定各结构的优化范围为:上锥角为0°~4°,下锥角为8°~12°,底流口直径为12~16 mm;响应面优化得到旋流器最优结构为:上锥角为2.565°,下锥角为11.719°,底流口直径为12.889 mm,在本组参数下旋流器固体分离效率达到了99.945%,气体分离效率达到了93.807%。为旋流器的结构优化提供了一种新方法。     

三锥水介旋流器的高硫煤脱硫降灰及其分选原理

为实现高硫煤的脱硫降灰,采用三锥水介旋流器,取华恒高硫煤小于3 mm粒级的煤样进行脱硫实验,探讨三锥旋流器脱硫降灰的粒度下限,分析颗粒在三锥水介旋流器内部的运动特性,得到了颗粒径向速度与颗粒密度和粒度、所处的径向位置、颗粒的切向角速度以及颗粒轴向位置等变量的函数关系式。结果表明:三锥水介旋流器的降灰粒度下限为0.125 mm,脱除黄铁矿硫粒度下限为0.074 mm。该旋流器中产生的自生介质和前两段锥体连接处的淘析作用可以使三锥水介旋流器实现高效分选。     

旋流分离技术在黄河泥沙分离中的应用

针对农业滴灌中黄河泥沙分离问题,介绍了黄河泥沙的基本特征和应用旋流分离技术分离黄河泥沙的原理,分析了分离实验中影响分离效果的主要因素.实验分析表明旋流分离器结构参数、操作条件和泥沙浓度对分离效果有较大的影响.     

水力旋流技术处理含油污水的室内研究

本文利用自制的水力旋流器研究了入口流量、入口浓度、分流比、密度差和温度对分离效率的影响,并对炼油污水进行了处理。表明适宜的操作条件有利于提高水力旋流器的分离效率。     

水力旋流分离器在油水分离领域的研究进展

水力旋流器利用密度差实现两相分离,具有结构简单、分离效率高等优点,因此在原油预脱水处理等油水分离领域得到广泛应用。 鉴于此,通过分析和收集水力旋流器相关文献,对油水分离领域水力旋流分离器的研究现状进行了阐述和总结,包括水力旋流分离器的发展历程、基本结构、内部流场和工作原理等相关方面;同时,对油水分离领域不同类型的水力旋流分离器进行了对比分析,发现在水力旋流器的结构参数优化以及内部液体流动规律等方面,单一结构的参数优化或单一、静态的系统分析不能系统全面地反映实际复杂工况。 因此,将计算机仿真模拟和相关先进检测技术相结合,用于旋流器的参数优化、内部液体流动规律分析以及构建预测模型等方面,对于旋流器的结构设计优化、分离效率提升等方面意义重大;另外,目前的研究多着重于旋流器的结构和流体特性等方面,对于旋流器内部的磨损、疲劳损伤等方面的研究较为缺乏;最后,对水力旋流分离器在油水分离方面研究的不足和发展方向进行了分析和展望。     

海上油田井下油水分离装置分离效率的数值模拟

用CFD专业软件Fluent对海上油田井下油水分离装置进行模拟仿真,分析了不同参数（速度、黏度、比重）对高含水期油田（含水率90%~95%）大处理量（10~12.5 m³/h）的水力旋流分离器分离效率的影响。结果表明,入口速度由2.08 m/s增大到12.5 m/s时,分离效率由67.9%增大到93.7%;连续相黏度由0.0013 Pa ·s增大为0.013 Pa·s 时,旋流器分离效率由61.1%降低到21.7%;而当比重由0.8增大到0.95时,旋流器基本失去了分离能力。     

水力旋流器内油水分离过程的三维数值模拟

由于计算模型的局限性,目前对水力旋流器内两相湍流的模拟计算仅限于来流分散相浓度低于10%(体积分数,下同)的情况.文中利用Fluent软件,将多相流欧拉分析方法与各向异性的雷诺应力湍流模型相结合,实现了水力旋流器内油水分离过程的三维数值模拟并预测了分离效率.该模拟可用于来流分散相浓度超过10%、湍流具有各向异性的一般广义情形,展示了油水两相由开始的均相来流逐渐在旋流器内分离、聚合、迁移的过程.实测结果验证了文中对旋流器分离性能预测的正确性.     

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.     

油水旋流分离器数值模拟优化研究

采用计算流体动力学（CFD）软件中的雷诺应力模型（RSM）对油水分离旋流器内部流场进行了数值模拟,研究发现采出液在进口处的相互流动干扰对油水分离效果有重要影响,据此提出了一种新型结构——带有空间阿基米德螺旋线进口流道和导流螺旋的油水旋流分离器。进一步的优化设计和性能试验表明：空间阿基米德螺旋线进口流道和导流螺旋实现了平滑过渡,从而得到较稳定的流场和较高的分离效率。