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。     

新型锥形式旋叶汽水分离器热态试验与数值研究

针对一种新型锥形式旋叶汽水分离器开展全尺寸的蒸汽-水热态试验和数值模拟研究.试验结果表明:汽水分离效率随着蒸汽表观速度的增大先减小后增大,但在低蒸汽表观速度区变化不敏感;分离器压降随着蒸汽表观速度的增大而显著增大.基于商业计算流体软件STAR-CCM+,利用Euler-Euler两流体模型方法开展旋叶分离器数值模拟,研究液滴粒径对汽水分离效率和压降的影响.计算结果表明:大粒径的液滴有利于液相的分离,但液滴粒径对压降的影响较小.根据试验研究建立了与试验结果吻合较好的数值计算模型,系统地分析了分离器压力场、速度场和液相体积分数的分布规律.     

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.     

轴入导锥式旋流器内油滴聚并破碎特性

轴向进液水力旋流器因内部设有增压流道,可在低压入口条件下实现油水高效分离。采用CFD-PBM耦合方法对轴入导锥式旋流器内油滴聚并破碎行为及分离特性进行数值模拟分析,得出操作参数对油滴聚并破碎的影响规律,同时进行室内实验,对模拟结果的准确性进行验证。结果表明:研究范围内湍动能越大位置的油滴粒径越小,随着入口进液量增大,旋流器溢流及底流出口区域的湍动能增强,油滴粒径逐渐减小;对于该结构旋流器而言,一定范围内持续增加入口进液量,可提高旋流器内的切向速度进而提升分离性能,但同时也增大了油滴破碎机率,致使分离效率降低;研究范围内,进液量为3.62 m~3/h时分离效率达到最大值;增大溢流分流比,虽然可以降低底流含油体积分数,但同时也增大了溢流区域油滴间的破碎,致使分离效率降低,分流比为20%时分离效率达到最大值。     

M模型在低密度物料旋风分离器结构设计中的应用

利用Muschelknautz模型(即M模型),设计用于某企业聚碳酸酯生产中的旋风分离器,得到该旋风分离器的结构尺寸、分割粒径和总压降.采用流体力学计算软件Fluent对该旋风分离器的内部流场进行研究.研究结果表明:随着颗粒质量分数的增大,气流各方向上的运动速度随之降低,旋风分离器对整个颗粒群的捕集能力提高,但对分离器的壁面磨损也同时加剧;入口速度并不是越大越好,只有当入口速度为18 m/s时,数值模拟结果才与M模型中得出的结果较接近,表明采用M模型进行旋风分离器的设计准确性较高.     

催化裂化沉降器粗旋风分离器的工作性能

在直径300 mm的催化裂化沉降器粗旋风分离器冷态实验模型上测试入口气速、质量浓度,考察二者以及料腿末端设置重锤逆止阀对粗旋风分离器工作性能的影响.结果表明:固相加入后降低了气流旋转动能耗散,使粗旋风分离器压降降低,料腿排气率增大;提高入口气速有利于减小料腿泄气率、提高粗旋风分离器分离效率,尤其对细颗粒分离有利;随固相质量浓度增大,粗旋风分离器压降降低,分离效率和料腿排气率均有小幅上升;料腿末端安装重锤逆止阀可令料腿泄气率减小3%以上,并提高粗旋风分离器分离效率;针对粗旋风分离器结构特征提出的压降模型计算粗旋风分离器压降精度较高.     

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。     

基于正交试验的两级串联油气旋流分离器结构优化

为提高一款发动机用两级串联油气旋流分离器的分离性能,文章采用数值模拟和正交试验方法研究了串联组中两级分离筒入口面积、圆柱段直径、圆柱段长度、溢流管直径以及溢流管插入深度对分离性能的影响,并通过极差分析的方法研究了上述主要结构参数对压降和分离效率指标影响的权重顺序,得到了兼顾两项指标的最优结构组合.通过对流场及分离机理的...     

U型管油水分离特性及影响研究

目前T型管式分离技术分离效率较低,为提高油水分离效率,提出一种U型管式分离结构.为验证新型管式分离结构的性能,利用Fluent定量研究了外部参数对U型管油水分离装置内部流场的变化规律,主要研究因素包括入口速度、入口含油率、旋转半径、油滴粒径等参数对U型管分离效率的影响.主要得出如下结论:混合物入口速度对分离效率影响较大,随着入口速度的增大,油水分离率分离率减小;油水分离率随着U型管旋转半径增大而增大,但当旋转半径超过0.6 m时,分离效率不再显著增加;油水分离率随着油滴粒径的增大而逐渐提高.研究结论为油水分离U型管设计提供了参考.     

循环流化床锅炉旋风分离器性能特性数值模拟

针对旋风分离器结构尺寸设计时缺乏数学模型指导以及锅炉实际运行时旋风分离器几何结构无法优化调整等问题,选取江苏某电厂的循环流化床锅炉旋风分离器为研究对象,采用数值模拟与试验相结合的方法对旋风分离器的性能进行研究.结果表明:当锅炉负荷降低时,圆柱体与圆锥体内切向速度与轴向速度均降低,旋风分离器内部旋转流动减弱,减小了在压降中占主要部分的内部旋转损失,总压降也随之减小;锅炉处于低负荷时,正常的入口风速会对分离效率产生较大的影响;在实际运行中,可采用增大引风机阀门开度的方法提高旋风分离器入口风速,达到提高分离效率的目的.     

缝隙式排气管对旋风分离器的性能影响

为降低传统旋风分离器工作时排气管内气流高速旋转造成的大量能量损失,将Lapple型旋风分离器的排气管改进为缝隙式排气管,利用数值模拟和实验的方法分析了缝隙式排气管对旋风分离器的性能影响.采用RSM模型对气相流场的切向速度、静压、流动轨迹、湍流强度以及压降进行数值模拟,采用多相流模型中的DPM模型对分离器的分离效率和颗粒运动轨迹进行仿真分析.仿真分析结果与实验验证结果吻合度较好,有较高的预报精度.最终结果表明,缝隙式排气管可使传统旋风分离器的压降下降6.8%,分离效率提升5.5%;当排气管上缝隙长度或宽度增加至一定数值,分离器的分离效率达到最大.随着排气管上缝隙长度或宽度的增加,旋风分离器的分离效率逐渐趋于稳定,压降持续降低;排气管上的矩形缝隙可使排气管内产生旋进涡核(PVC)现象,随着缝隙长度的增加,旋进涡核现象有所减弱,缝隙宽度的变化对旋进涡核现象影响较小;缝隙式排气管可有效抑制普通排气管中心处回流区的产生,并使普通排气管底部以及外旋流的湍流强度降低,从而减少排气管底部的短路流,提高分离效率.通过观察不同颗粒粒径的电石渣颗粒的运动轨迹,可知Lapple型旋风分离器与新型旋风分离器内部流场呈现出有利于固体颗粒分离的组合涡结构,排气管结构的改变并未影响分离腔的原始涡流结构.     

油水乳状液中水滴在疏水纤维丝上的聚结实验研究

采用自行设计的微通道纤维聚结装置和高速摄影系统测试油水乳状液中水滴在纤维丝表面被拦截、聚结和分离的过程.实验发现油水乳状液中水滴的碰撞合并过程存在3类:纤维丝捕获的水滴与油-水乳状液中水滴的合并、被纤维丝捕获的水滴之间的合并、乳状液中水滴间的合并.实验研究了油-水乳状液初始含水量、流动速度对纤维丝聚结器压力降和分离效率的影响.结果表明,在其他条件相同的情况下,油-水乳状液初始含水量越低、流动速度越小,分离效果越好,实验中流速为1,mm/s、初始含水量为3%,时,分离效率可达60%,.通过显微镜分析了纤维丝聚结器入口、中间以及出口处纤维床层上的水滴形貌,发现在聚结器出口处水滴直径最大,说明脱离纤维丝的水滴可能被再次捕获,继续发生碰撞聚结.     

内旋流筛孔柱状气液计量分离器实验研究

设计了一种内旋流筛孔柱状气液计量分离器,并通过实验研究入口流型与气、液折算速度对内旋流筛孔柱状气液计量分离器计量效果的影响。结果表明,气相质量流量在0~0.05 kg/s,液相质量流量在0~0.60 kg/s范围内,气相与液相分离效率不受流型或气、液折算速度的影响,分离器能够适应不同流型的分离要求。在分离器处理能力内,气相分离相对误差为2.5%,液相分离误差为3.0%。内旋流筛孔柱状气液计量分离器有较好的分离计量效果,为气液混合流量计量提供良好参考。     

附壁分离元件性能研究

提出了一种新的附壁分离元件,其具有操作气速范围广、结构紧凑、分离效率高等优点.通过数值模拟和实验,研究了分离弧内直径、入口气速和液滴粒径分布等因素对附壁分离元件性能的影响.研究结果表明：附壁分离元件在低入口气速时即具有较高的分离效率,入口气速大于1 m/s时附壁分离元件对于10μm的液滴能够达到80%以上的分离效率,对于15μm及以上的液滴可以100%分离;分离效率随着入口气速的增大而增大,但在一定的粒径分布条件下,存在一个临界入口气速,大于临界入口气速后分离效率反而下降.在入口气速、液滴粒径分布相同时,分离弧内直径越小,分离效率越高.附壁分离元件的压降随着气速的增大呈现二次方增大的关系.     

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     

旋风分离器高温性能试验研究

为了预测温度对分离器性能的影响,选用一个直径为300 mm的切流反转式旋风分离器在常温～973 K的范围内进行了性能试验研究.试验用粉料为二氧化硅,其中位粒径为10μm;入口气速的变化为12～36 m/s.试验测定了不同入口气速和温度下旋风分离器的分离效率与压降.结果表明,相同入口气速下,分离效率与压降均随温度的升高而降低.当气速达到最佳入口气速时,旋风分离器的分离效率最高,且最佳入口气速随温度的增加而增加.     

入口下倾小型旋风分离器的仿真设计

以一台4 t/h燃煤锅炉烟气的旋风分离器为对象,采用R-k-ε湍流模型,利用Fluent软件对Stairmand HE型分离器内部流场进行三维数值仿真分析,并采用离散相模型对固体颗粒进行追踪,研究旋风分离器筒体结构及运行参数对其分离效率、运行压降和磨损的影响,获得了同时具有较高分离效率、较低运行压降、较少磨损的入口下倾...     

R410A-油在φ7 mm水平直强化管内流动沸腾阻力特性

研究了环保替代制冷工质R410A-润滑油混合物在水平直强化管内的流动沸腾摩擦压降特性,探索了油的平均质量分数、干度和质量流率对摩擦压降的影响.实验测试管为内螺纹强化管,长度为2 m、外径为7.0 mm.实验结果表明,R410A-油混合物在强化管内的流动沸腾摩擦压降随油的平均质量分数、干度和质量流率的增大而增大,当油的平均质量分数从0增长到5%时,压降最大可增加31%.R410A-油混合物在强化管内流动沸腾的摩擦压降与光管相比大约增大10%~35%;润滑油的存在对强化管内摩擦压降的增强作用与光管相比较小.开发了适用于R410A-油混合物强化管内流动沸腾的摩擦压降关联式,新的关联式预测值与97%以上的实验数据偏差在±10%以内,平均误差为4.25%,最大误差为14%.     

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。     

旋风式油气分离器数值模拟与实验研究

针对旋风式油气分离器内高速旋转流场引起油滴与壁面碰撞而破碎,从而使分离效率降低的问题,设计了多种不同参数组合的旋风式分离器,对分离器内部气液两相流动及分离效率进行了数值模拟和实验研究,其中气相流场采用RNGkε-湍流模型,油滴运动轨迹采用分散相模型.同时,搭建了油气分离器性能试验台,对不同结构参数的旋风式油气分离器在不同工况下的分离效率进行了测试,并利用Malvern激光粒度分析仪对分离器进出口油滴粒径分布进行了测量与分析.研究结果表明,最佳的入口速度与参数组合使得分离器效率最高,对于直径大于25μm的油滴,旋风式分离器完全可以分离.旋风式分离器内部油滴分离的数值模拟与实验对比表明,采用考虑油滴破碎的分散相两相流模型的模拟结果与实验数据吻合良好.