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.     

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。     

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     

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。     

不同密度的单一物料及其混合物料分级特性

以水力旋流器作为分级设备，通过采用单一物料和混合物料进行分级试验，研究了不同密度颗粒的分级行为。试验结果表明：混合物料的分级行为等于组成该混合物料不同密度颗粒分级行为的线性叠加。     

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。     

新型固液旋流器压降特性实验研究

难分离的微细颗粒可采用小尺寸旋流器进行分离,但必然因为压降不能过高的限制而减低进口流量。为解决这一问题,本研究设计了新型双锥旋流器结构,其中主要的分离发生在小锥段,连接小锥段与圆柱段的大锥段则主要其是时流体平稳过渡、从而降低旋流器的压降,这样就可以提高旋流器操作时的进口流量。本文对这种新型旋流器进行了压降特性的探索性实验研究。实验结果表明:新型旋流器比传统单锥旋流器的进口流量可提高60%～70%;压降随流量呈二次抛物线方式增加;随着溢流口直径的增加而降低。这些规律都类似于传统的固液旋流器。另外,压降随分流比的增加明显上升;当溢流管插入深度增加时,压降首先达到一最大值,而后随着插入深度的增加而降低。     

电场强化旋流分离装置的内部流场分析

提出一种运用高压电场强化提高旋流分离效率的装置,实现工业废油资源化工艺环节中的高效破乳脱水处理;强化装置内部的流场分布情况直接影响了装置的分离效率,但比较复杂,目前尚不明确;通过建立电场强化旋流分离装置模型,联合电场控制方程和乳化油液滴粒径控制方程,分别对5种不同强化电压条件下的装置内部流场进行了数值模拟;计算结果表明,当强化电压为11 kV时,装置内部混合流体切向速度的最大增幅为15%,轴向速度最大降幅为20%,底流管段的压力梯度得到明显增大,有效提高了装置分离效率,试验结果表明:建立的装置数值模型,能够合理揭示电场强化旋流离心分离装置内部复杂流场的分布规律。     

水力旋流器湍流流动的数值模拟

本文采用雷诺应力模型计算了水力旋流器的水相湍流流场,计算结果与实验数据吻合很好。与相关文献中采用修正的κ-ε模型的计算结果比较,本文采用雷诺应力模型的计算结果更接近于实验结果。计算得到了水力旋流器内的流线图、等压线以及零速包络面。