【摘要】：碟式分離機(jī)由于結(jié)構(gòu)緊湊、單位時(shí)間處理量大等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于船舶動力系統(tǒng)及輔助潤滑系統(tǒng)的油水分離場合。闡述了離心澄清型碟式分離機(jī)及離心分離型碟式分離機(jī)的分離機(jī)理。根據(jù)理論公式及經(jīng)驗(yàn)公式完成離心分離型碟式分離機(jī)的轉(zhuǎn)鼓內(nèi)部結(jié)構(gòu)尺寸的常規(guī)設(shè)計(jì)。利用ANSYS ICEM CFD軟件完成轉(zhuǎn)鼓內(nèi)部二維流場模型的四邊形網(wǎng)格劃分,并在FLUENT軟件中完成多相流場數(shù)值計(jì)算。計(jì)算結(jié)果顯示模型油相出口處含油率達(dá)99.99521%,分離效果良好。研究了改變碟片錐角對分離效率的影響,碟片錐角為45°模型的分離效率高于碟片錐角為40°和50°的模型,該結(jié)果是由于碟片表面流體受力的改變和碟片邊緣尺寸的改變共同作用的結(jié)果;研究了改變碟片間距對分離效率的影響,結(jié)果表明碟片間距越小對油水分離越有利。上述模擬結(jié)果得到己有實(shí)驗(yàn)結(jié)果的驗(yàn)證。在二維數(shù)值模型得到驗(yàn)證的基礎(chǔ)上,建立三維流場模型并完成六面體網(wǎng)格劃分,在FLUENT中完成數(shù)值計(jì)算。根據(jù)模擬結(jié)果得到的油相濃度分布云圖、壓力分布云圖及碟片間隙速度分布確定模型的合理性。探究轉(zhuǎn)速、水相粒徑、入口速度對分離效率的影響。模擬結(jié)果表明:在生產(chǎn)能力不變的情況下,提升轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速可以大幅提高分離機(jī)的分離效率;在一定范圍內(nèi),水相粒徑的增大可以提高分離機(jī)的分離效率,當(dāng)水相粒徑增大到一定程度,對分離效率的提高不再有顯著影響;入口速度的提升會導(dǎo)致處理量增大,從而減小分離效率。在三維數(shù)值模型建立的基礎(chǔ)上,利用UDF函數(shù)在FLUENT軟件中完成周期性搖擺工況下的三維流場數(shù)值模擬。搖擺角度為±22.5°,周期為12s,持續(xù)時(shí)間為120s。模擬結(jié)果表明:在搖擺工況下流場的分離效率與穩(wěn)態(tài)相比有一定的降低,每隔1/2個(gè)搖擺周期分離效率會出現(xiàn)階躍性跳動;隨搖擺時(shí)間增長,變化幅度趨于穩(wěn)定。
【圖文】：

立軸通常為撓性軸，位于轉(zhuǎn)鼓下方。機(jī)殼用來接受從轉(zhuǎn)鼓分離出的重相或逡逑固體沉渣，通常為圓形或者錐形。轉(zhuǎn)鼓組件包括：轉(zhuǎn)鼓殼、碟片組、排渣裝置、向逡逑心泵等，為碟式分離機(jī)的核心部件［１２］。圖１－１為Ａｌｆａ－Ｌａｖａｌ公司設(shè)計(jì)的ＢＤＢ１０４型逡逑碟式分離機(jī)轉(zhuǎn)鼓部件的結(jié)構(gòu)簡圖［１３］。逡逑ｉ１逡逑ｍｍ逡逑１．喂料口邋２．分配器３．碟片組４．頂層碟片５．重相出口邋６．輕相出口逡逑圖１－１邋Ａｌｆａ－Ｌａｖａｌ公司ＢＤＢ邋１０４型碟式分離機(jī)逡逑Ｆｉｇ．１－１邋Ｔｈｅ邋ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ＢＤＢ邋１０４邋ｄｉｓｃ邋ｓｅｐａｒａｔｏｒ逡逑多相混合物經(jīng)過１．喂料口進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓，由２．分配器進(jìn)入３．碟片組，在中性孔附近逡逑區(qū)域完成多相分離。分離過程中，重相及固相被離心力甩到轉(zhuǎn)鼓壁面附近。固相在逡逑轉(zhuǎn)鼓壁面區(qū)域聚沉積為沉渣。重相經(jīng)４．頂端碟片從５．重相出口排除。輕相向轉(zhuǎn)軸方逡逑向移動，并由６．輕相出口排出。逡逑國外自上世紀(jì)八十年代末開始針對原油脫水、瀝青脫水及海上采油等諸多領(lǐng)域逡逑中碟式分離機(jī)的應(yīng)用展開研宄，發(fā)展至目前已有國外公司對不同高效分離領(lǐng)域碟式逡逑分離機(jī)的定型設(shè)計(jì)及批量生產(chǎn)。德國的ＧＥＡＷｅｓｔｆａｌｉａ公司和瑞典的Ａｌｆａ－Ｌａｖａｌ公司逡逑已生產(chǎn)出針對油脂回收，化工醫(yī)藥，生物工程等多個(gè)領(lǐng)域成系列的高效碟式分離機(jī)，逡逑２逡逑

ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ邋（ＰＰＣ）邋ｄｉｓｔａｎｃｅ邋（ＰＣＣ）逡逑畫邋Ｚ｜逡逑圖１－３垂直板組布局圖邐圖１－４用于離心分離的四種垂直板類型逡逑Ｆｉｇ．邋１－３邋Ｌａｙｏｕｔ邋ｏｆ邋ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ邋ｐｌａｔｅ邋Ｆｉｇ．１－４邋Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ｔｙｐｅｓ邋ｏｆ邋ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ邋ｐｌａｔｅ逡逑１．２．３轉(zhuǎn)鼓內(nèi)流場數(shù)值模擬研究進(jìn)展逡逑碟式分離機(jī)內(nèi)部流場狀態(tài)會直接影響分離機(jī)的分離性能，而流場狀態(tài)又受其結(jié)逡逑構(gòu)部件及操作工況的影響，因此探宄分離機(jī)內(nèi)部流場的研宄十分必要。然而碟式分逡逑離機(jī)的轉(zhuǎn)鼓內(nèi)部流場難以直接觀測，研宄人員通常利用計(jì)算流體力學(xué)（Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ逡逑Ｆｌｕｉｄ邋Ｄｙｎａｍｉｃｓ）技術(shù)對其進(jìn)行數(shù)值模擬和分析研宄。逡逑Ａｌｅｘａｎｄｅｒ＾２９１等采用ＦＬＵＥＮＴ軟件數(shù)值模擬了油霧分離用碟式分離機(jī)的流場，逡逑并通過實(shí)驗(yàn)繪出了霧滴無量綱直徑、體積流量、轉(zhuǎn)速與分離效率的關(guān)系曲線，與理逡逑論分析結(jié)果相一致。逡逑圖１－５邋ＰＩＶ系統(tǒng)示意圖逡逑Ｆｉｇ．邋１－５邋Ｔｈｅ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ＰＩＶ邋ｓｙｓｔｅｍ逡逑張總［３（）］針對用于黃河水泥沙分離的澄清型碟式分離機(jī)進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、仿真和實(shí)驗(yàn)逡逑驗(yàn)證。首先利用理論公式獲得分離因數(shù)、沉降面積、轉(zhuǎn)鼓沉渣區(qū)容積、碟片傾角等逡逑６逡逑
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U664

【參考文獻(xiàn)】

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1 張博;王建華;吳慶濤;康志強(qiáng);;現(xiàn)代油水分離技術(shù)與原理[J];過濾與分離;2014年02期

2 王洪琪;李邦;賴棟;;碟式分離機(jī)向心泵流體仿真分析[J];過濾與分離;2013年02期

3 陳永道;;船舶動力系統(tǒng)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J];機(jī)械制造與自動化;2013年02期

4 趙志國;石博強(qiáng);李宴;;潤滑油分離機(jī)內(nèi)部流場數(shù)值模擬與分離效率分析[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào);2011年08期

5 王洪琪;李邦;劉峰軍;;船用碟式分離機(jī)搖擺試驗(yàn)有限元分析[J];江蘇船舶;2011年04期

6 趙志國;石博強(qiáng);李宴;姜勇;;基于Fluent的碟式分離機(jī)雜質(zhì)顆粒運(yùn)動流場分析[J];煤礦機(jī)械;2011年03期

7 楊如惠;;碟式離心機(jī)的分離影響因素及模型淺析[J];合成技術(shù)及應(yīng)用;2010年03期

8 劉廣明;;碟式分離機(jī)分離效果的分析研究[J];過濾與分離;2009年01期

9 萬楚筠;黃鳳洪;廖李;�？�;;重力油水分離技術(shù)研究進(jìn)展[J];工業(yè)水處理;2008年07期

10 濮偉;;碟式分離機(jī)重液出口影響因素及參數(shù)關(guān)系圖[J];過濾與分離;2006年03期

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1 張先達(dá);劉燕;;我國碟式分離機(jī)的現(xiàn)狀與技術(shù)發(fā)展趨勢[A];中國機(jī)械工程學(xué)會包裝與食品工程分會第三屆學(xué)術(shù)年會論文集[C];1993年

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1 李盼;基于有限元的碟式分離機(jī)應(yīng)力分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化[D];廣東海洋大學(xué);2013年

2 錢春雨;碟式離心機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及轉(zhuǎn)鼓有限元分析研究[D];武漢理工大學(xué);2013年

3 蔡云輝;基于有限元法的碟式分離機(jī)轉(zhuǎn)鼓組件強(qiáng)度分析與評定[D];合肥工業(yè)大學(xué);2012年

4 張總;碟式分離機(jī)轉(zhuǎn)鼓內(nèi)流場研究[D];蘭州理工大學(xué);2009年

5 楊志儒;碟式分離機(jī)的研究與優(yōu)化設(shè)計(jì)[D];蘭州理工大學(xué);2008年

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本文編號：2645422