水力旋流器在油田采出液应用的研究进展

水力旋流器作为油气田开采过程中净化处理的基础应用设备,随着油田的不断深入开发,油田的实际开采环境越来越恶劣,对水力旋流器的设备处理效率要求也越来越高。为提高水力旋流器的处理效率和适应实际处理要求,对油田净化处理中的几种主要的旋流器进行了介绍,详细分析和综述了其分离原理和研究进展。针对文中介绍的水力旋流器不同种类,对其做出了系统性的总结和展望,指出了今后水力旋流器的研究方向。     

利用直流电场提高水力旋流器脱水效率

直流电型水力旋流器是在脱水型水力旋流器的基础上增设一直流电场,直流电场和旋流场的共同作用大幅度提高了原油脱水效率。与直流电脱水器和脱水型水力旋流器相比,直流电型水力旋流器具有体积小、重量轻、成本低、脱水效率高、脱水效果好、流量调节范围广等优点。直流电型水力旋流器作为新型油田原油脱水设备具有广阔的发展前景。     

单锥水力旋流器的迁移率模型

根据Bloor和Ingham建立的内流场模型，对流体质点的运动轨迹进行了分析，从而建立了实用的迁移率与分离效率。该模型中不需要用实验数据拟合待定系数，在流量、分流比及物性参数发生变化时，计算结果均能与Thew的实验数据很好地吻合。由于该模型中并没有对旋流器的结构参数进行任何简化，所以可用于预测旋流器结构参数对迁移率的影响。     

水力旋流器操作参数优选

水力旋流器是应用离心分离原理进行油水分离的重要部件之一,在我国石油行业中已得到广泛应用。该文利用RNGK-ε模型和ANSYS软件及理论,建立了水力旋流器的结构模型,经分析得出在操作参数变化时水力旋流器分离效率的变化规律,从而确定各影响因素的关系及适用范围,为实际操作提供理论依据。     

单锥水力旋流器的迁移率模型

根据Bloor和Ingham建立的内流场模型 ,对流体质点的运动轨迹进行了分析 ,从而建立了实用的迁移率与分离效率模型。该模型中不需要用实验数据拟合待定系数 ,在流量、分流比及物性参数发生变化时 ,计算结果均能与Thew的实验数据很好地吻合。由于该模型中并没有对旋流器的结构参数进行任何简化 ,所以可用于预测旋流器结构参数对迁移率的影响     

烟气脱硫用水力旋流器的性能参数研究

介绍了水力旋流器的结构参数、操作参数和物性参数对水力旋流器分离性能产生的重要影响,并对其参数进行研究,为水力旋流器的进一步优化作铺垫。与此同时对其迄今的研究成果进行了简要评述,并对其发展进行了展望。     

水力旋流器数值模拟参数的基础研究

水力旋流器广泛应用于固液、固气、固固等分离领域,因水力旋流器具有结构小、效率高和操作方便等特点使之广泛应用于各个分离领域。为不断开发水力旋流器的分离能力,单纯的实验方法优化旋流器已满足不了工业需求。随着计算机的发展,数值模拟与实验结合利用是未来水力旋流器的发展方向。数值模拟的准确性很大程度上取决于模拟模型的选择,针对旋流器模拟参数中湍流模型、多相流模型和曳力模型进行模拟研究,模拟结果与前人实验对比验证,结果表明,雷诺应力模拟(RSM)、欧拉模型(Eulerian)和Schiller-naumann曳力模型组合更加适合水力旋流器模拟。模拟结果可为旋流器深度模拟研究提供指导,对于旋流器实际工业化应用提供理论参考。     

水力旋流器主要参数对分离精度的影响

研究影响水力旋流器分离精度的诸多因素,是提高分离效率的重要途径之一。采用四因素三水平完全正交实验法,分析底流口直径ds、溢流口直径do、溢流管插入深度ho、给料压力p及它们相互间的一阶交互作用对水力旋流器分离精度的影响。结果表明:当ds为10 mm,do为19 mm,ho为50 mm,p为0.07 MPa时是分离精度最优的组合方案。     

过滤式水力旋流器方案设计

利用现有旋流器流场分析理论研究成果,针对常规水力旋流器存在的短路流等问题,提出在常规水力旋流器的基础上增设轴向零速包络面过滤网的结构改进思路,将常规的水力旋流器改进成为以旋流为主过滤分离为辅的新型分离设备,并对其合理性和可行性进行了理论上的分析论证,同时讨论了滤网对流场的影响以及相关的问题。     

水力旋流器的迁移率及其计算

在前文的基础上对旋流器的迁移率进行了计算 ,并与Thew的实验数据举行了对比。计算结果表明 ,在流量、分流比及物性参数发生变化时 ,计算结果均能与Thew的实验结果很好地吻合。对于Thew的 35mm双锥水力旋流器 ,两相之间的分离主要是发生在小锥段 ,这与Thew的最初设想一致。另外 ,计算结果还说明用无因次液滴直径d/d50 ～MP′关系比用d～MP′关系更能揭示各参数影响迁移率的本质。     

铁尾矿分级水力旋流器的数值仿真

本文应用计算流体力学软件FLUENT,采用雷诺应力模型(RSM)对选矿厂的铁尾矿进行分级的水力旋流器的运动规律进行了数值仿真,揭示了其压力,速度和体积分数的分布规律,为选矿厂如何使用水力旋流器提供了理论的参考价值。     

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。     

水力旋流器替代螺旋分级机分级的工业试验及其应用实践

本文介绍了攀钢密地选矿厂采用水力旋流器替代螺旋分级机进行分级的试验研究情况,并将该试验研究成果成功应用于该厂阶磨阶选工艺流程改造,使铁精矿产品质量从原来的TFe52.80%提高到TFe54%以上,取得了较好的经济效益。     

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.     

转动式油水分离水力旋流器内部流场的数值计算

采用各向异性ｋ－ε湍流模型及ＳＩＭＰＬＥ算法对转动式油水分离水力刻流器内部单相流场进行了数值计算。计算结果表明：转动式水力旋流器外壳的旋转不仅可以提高流体的切向速度,还可降低流体的湍流粘度,理论预测的压力降与实测值吻合较好。     

水力旋流器流场径向速度分布规律研究

水力旋流器内部流体径向速度对其内部颗粒的径向运移有着重要的影响,它是固体颗粒径向运移受到阻力的重要原因,直接影响水力旋流器的最小分离粒度。针对水力旋流器内部流体径向速度分布规律基本上是沿旋流器半径成反比的观点,通过合理选择湍流模型,对水力流器内部流场进行数值模拟,得出旋流器径向速度的分布规律基本上是速度值沿着半径向里先逐渐增加,然后又逐渐降低,在气液界面处基本为零,并对这两种结论从理论上做了对比分析,认为标准k-ε湍流模型和Boussinesq假设均不适合水力旋流器流场。     

不同入口流速下新型水力旋流器内部流场分析

水力旋流器较多地应用在选矿、采矿、化工、石油、生物工程、食品、医药、纺织等多个部门,属于工业行业应用中的分离设备之一,近些年又较多应用在环保领域的工业污水分离处理作业中。本文以一种新型水力旋流分离结构为目标载体,主要分析入口流速度对其内部流场特性的影响。本文首先通过Meshing软件对新型水力旋流器流体域模型进行网格划分,再采用fluent软件在入口流速不同的情况下对旋流器内流场进行数值模拟,最后得到结论为:该水力旋流器油相出口的油相分布呈单峰分布,油相体积分数与入口流速呈正比关系,由于水力旋流器内存有轴向零速过渡区,因此随着入口流速的不断增加,轴向速度值也在不断地增高。但是轴向零速过渡区大小和位置基本不发生变化。