【摘要】：本文首先對油水分離方法以及旋流分離技術(shù)和可調(diào)旋流器研究進展等進行了簡要介紹,基于內(nèi)錐式水力旋流器油水分離效果顯著的優(yōu)勢,設(shè)計出寬流量水力旋流器。使用Solidworks軟件建立三維模型、利用Gambit軟件進行網(wǎng)格劃分、利用Fluent軟件進行數(shù)值模擬。應(yīng)用正交試驗的方法對旋流器進行結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)選,分析了分離效率受溢流管伸入長度、溢流管直徑、大錐段角度、小錐段角度及底流段長度的影響程度。通過研究速度分布、壓力損失、油相體積分數(shù)等對初始結(jié)構(gòu)和優(yōu)選結(jié)構(gòu)進行對比,模擬結(jié)果驗證了優(yōu)選結(jié)構(gòu)的分離效果更好。研究了操作參數(shù)變化對旋流器的影響。分別改變?nèi)肟诹髁亢鸵缌鞣至鞅冗M行數(shù)值模擬,對其不同操作參數(shù)條件下的速度分布、壓力損失分布和油相體積分數(shù)分布情況進行了對比分析,得到了固定結(jié)構(gòu)水力旋流器的最佳流量及最佳分流比,對比了幾種不同流量條件下固定結(jié)構(gòu)水力旋流器及寬流量水力旋流器的分離性能,與固定結(jié)構(gòu)水力旋流器相比,寬流量水力旋流器拓寬了旋流器流量高效區(qū)。設(shè)計了室內(nèi)試驗方案,對固定結(jié)構(gòu)水力旋流器和寬流量水力旋流器進行室內(nèi)試驗,試驗結(jié)果顯示流量及溢流分流比對壓力損失和分離效率的影響規(guī)律與數(shù)值模擬相似但大小不同,并對比了兩種旋流器在相同流量條件下的分離效率,發(fā)現(xiàn)在最佳流量以外,寬流量水力旋流器分離效率明顯大于固定結(jié)構(gòu)水力旋流器。應(yīng)用PIV粒子成像測速技術(shù)對水力旋流器的旋流腔、大錐段及小錐段的三塊不同區(qū)域的速度場進行了測試,重點研究了固定結(jié)構(gòu)水力旋流器及寬流量水力旋流器速度矢量和軸向速度在不同流量下的變化規(guī)律,發(fā)現(xiàn)隨著流量增大,速度矢量及軸向速度逐漸增大,根據(jù)流量變化對寬流量水力旋流器入口進行調(diào)節(jié)后,即使流量較小時,寬流量水力旋流器的速度矢量和軸向速度大小更接近于流量為3m~3·h~(-1)時的速度分布且衍生渦數(shù)量明顯減小。
【圖文】：

用使流場中顆粒變小而導(dǎo)致不容易分離，混合介質(zhì)在旋流器內(nèi)的以旋流器的流量曲線會有一個高效流量區(qū)，盡管效率很高，但是。比如設(shè)計的旋流器的流量是 5m3·h-1，那么這個高效區(qū)在 5m3·在實際應(yīng)用中如果處理量變小或變大都會使效率降低。為了解決難以適應(yīng)處理量變化的現(xiàn)場情況從而導(dǎo)致分離效率大大降低的問水力旋流器的研究。離方法簡介水分離法[7]有以下幾種：簡單、最基礎(chǔ)的一種分離方法為重力式分離法。其分離原理是：且不相互溶和，處于乳化狀態(tài)的油相和水相，密度較小的油相在較大的水相逐漸下沉，這樣，油水兩相實現(xiàn)了初步分離，如圖 1是將混合液注入到隔油池中進行分離的，應(yīng)用比較普遍的隔油池、波紋板式（CPI）和平行板式（PPI）。近幾年，隨著技術(shù)不斷發(fā)并設(shè)計出了幾種新型高效隔油池，如 CPI 式、PPI 式及 IPI 式等了除油能力、且占地面積更小安全性更高[8,9]。

如圖1.2 所示，連續(xù)相與分散相的混合物通常會采用水力旋流器進行分離，如果兩相的密度差越大，就越利于兩相的分離。離心分離和重力分離的相同點是，，保證兩相密度差不變，直徑較大的分散相在運動過程中速度就越大，與連續(xù)性的速度差也就越大，從而使兩相分離更加容易。在利用水力旋流器進行分離時要保證兩相間存在密度差，且兩相流體即使在高速旋轉(zhuǎn)運動的情況下也不能發(fā)生化學或物理變化[18-20]。水力旋流分離器是一種在石油、化工、礦山等許多行業(yè)都廣泛應(yīng)用的高效離心分離設(shè)備[21]。水力旋流器具有操作方便、分離效率高、體積小、處理時間短等優(yōu)點[22-24]。一般情況下固液[25]、氣液[26]、及液液[27]等兩相介質(zhì)或氣液固[28]三相介質(zhì)的分離都可選用水力旋流器來進行。由于油和水的密度不同，所以可以選用水力旋流器來進行分離[29-31]。雖然應(yīng)用水力旋流器進行油水分離具有廣泛的應(yīng)用前景，但水力旋流器在實際應(yīng)用中也遇到了很多問題。現(xiàn)場操作參數(shù)的變化會對旋流器的運行產(chǎn)生一定的影響，操作參數(shù)發(fā)生變化會導(dǎo)致旋流器分離效果下降。因此，在現(xiàn)場應(yīng)用前要分析分離效率受結(jié)構(gòu)參數(shù)和
【學位授予單位】：東北石油大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：X703

【參考文獻】

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本文編號：2623787