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。     

水力旋流器对磨料分离的CFD模拟研究

针对水力旋流器内流场复杂、磨料颗粒间分离规律难以掌握的问题,运用基于计算流体力学和离散相模型理论对水力旋流器内部流场和磨料颗粒的运动规律进行了模拟研究,分析了在不同进口速度下水力旋流器内部静态压力分布、切向速度分布、轴向速度分布和不同密度、粒径的磨料颗粒的运动轨迹等。模拟结果表明,通过改变进口速度可以使水力旋流器内部流场的静态压力、切向和轴向速度,可以改变下部出口流出的磨料颗粒的直径的大小。对水力旋流器在磨料水射流除鳞后的磨料的回收利用方面具有指导意义。     

内置旋流器结构对全新湿气再循环超音速分离管脱水性能影响的实验研究

提出了一种全新的湿气再循环超音速分离管工作原理和结构设计,该装置可循环地将天然气中的重质烷烃和水分离出来;其主要优点包括结构紧凑,无化学污染,节能环保,从而能够提高分离效率。内置旋流器的旋流特性和阻力特性对超音速分离管的工作性能有重要直接影响。目前设计加工了一套再循环超音速分离管,并搭建了室内实验台,分别对采用内置旋流器A型和B型对再循环超音速分离管的脱水性能进行了实验研究,目的在于寻找流动阻力小,旋流强度高,分离效率好的内置旋流器设计。实验结果表明:内置旋流器A型具有较强的旋流特性,B型具有较强的阻力特性。采用内置旋流器A型的分离管分离效率高,脱水性能好,因此得出内置旋流器的旋流特性相比阻力特性对分离管的脱水性能的影响更大,内置的旋流特性越好,超音速分离管的脱水效果越好。     

含油污泥旋流清洗技术研究

根据油田实际 ,采用水力旋流器进行对含油污砂清洗的实验研究。本文介绍了水力旋流器结构特性和洗砂机理 ,并对所处理的含油砂样的粒度、密度、原油的粘度特性进行了研究 ,系统分析了流量、温度以及含油砂样含油率、粘度等因素对清洗效果的影响 ,并确定了最佳工况。     

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。     

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。     

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     

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。     

结构参数对油脱水型旋流器分离性能的影响

通过析因试验，探讨了结构参数包括进料口径（Di）、溢流口径（Do）和插入长度（Lo）对用于含水油脱水的旋流器分离性能的影响规律。为油脱水型旋流器的开发和利用奠定了基础。     

水力旋流器内部流场模拟分析与PIV验证

以直径为140mm水力旋流器作为研究对象,采用计算流体力学(CFD)技术对旋流器内部流场进行数值模拟,并对所建立的模型进行激光粒子图像测速(PIV)实验验证。基于数值模拟和实验结果,分析了旋流器内部压力、切向速度、轴向速度和径向速度的分布。利用PIV技术对旋流器内部流场进行测量,考察了不同入口速度下旋流器圆柱段区域瞬态速度场。通过对比数值计算与测试结果表明:CFD模拟可以有效预测水力旋流器内部流场分布,帮助探索旋流器内的流动状态和分离机理;利用PIV技术测量旋流器内部流动特性和速度分布,其测量结果与CFD计算结果吻合良好,验证了数值模型的准确性。     

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,水力旋流器的分离效率不变。分流比大于１％时,旋流器的分离效果基本不变。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。     

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。     

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。     

水力旋流器在岩心钻探泥浆固相控制中的应用

本文简要分析了泥浆中固相的含量、粒度组成及其分布特点,并在比较各种固控方法的基础上,提出水力旋流器是有效可靠、简便实用的固控手段;阐述了应用水力旋流器的设计依据和方法以及正确使用等问题;最后对水力旋流器设计作了示范举例。     

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。     

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。     

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。     

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油水旋流分离器分离性能预测

采用改进的BP神经网络模型模拟水力旋流器的油水分离过程.根据水力旋流器的实际运行条件,确定旋流器模型设计中的优化神经网络结构,将遗传算法用于优化三层BP神经网络的初始权重,采用PRP共轭梯度法优化BP算法.结果表明,采用人工神经网络模型预测油水分离水力旋流器的分离性能是切实可行的,它能成功地模拟旋流器的分离过程,进而实现旋流器操作控制的优化.