【摘要】：本文介紹了含聚濃度對油水旋流分離器影響的研究背景、目的及意義,闡述了聚合物的引入對油水兩相旋流分離的重要影響�；诰酆衔锼芤旱牧髯兲匦�,確定了具體的研究手段及方法。實驗配置了濃度為0~5000mg/L的聚丙烯酰胺水溶液,開展了流變特性測試,基于流變特性選用冪律流體模型對特征參數(shù)進(jìn)行回歸分析,最終得到了不同濃度的流變方程。選用螺旋導(dǎo)流式旋流器為研究對象,采用PIV流場測速技術(shù)對聚合物濃度為0(清水)時的錐段處速度場進(jìn)行測試,并與模擬值進(jìn)行對比分析,驗證了RSM湍流模型的適用性。采用Solidworks、Gambit和Fluent軟件完成了旋流器流體域的創(chuàng)建、網(wǎng)格劃分和網(wǎng)格獨(dú)立性檢驗。根據(jù)測試得到的流變方程對連續(xù)相流場的計算進(jìn)行了修正,對0~5000mg/L濃度下旋流器內(nèi)黏度分布、剪切速率分布、速度場(切向速度、軸向速度、徑向速度)變化、壓力分布及能量損耗情況進(jìn)行了詳細(xì)的分析�；谶B續(xù)相流場的計算,選用DPM模型進(jìn)行了油水兩相流的模擬,研究了單顆粒油滴的運(yùn)動軌跡、運(yùn)動速度(各方向分速度、合速度)受聚合物濃度的影響規(guī)律,并對大顆粒數(shù)目油滴的分離效率進(jìn)行了統(tǒng)計,最后開展了不同油滴粒徑的影響分析。采用高速攝像技術(shù)、含油濃度分析等手段開展了0~5000mg/L聚合物濃度下旋流器的分離特性試驗,對旋流器內(nèi)的油水兩相分布場實現(xiàn)了可視化,得出了實際操作中旋流器的分離效率、壓降損失隨聚合物濃度的變化規(guī)律。同時將數(shù)值模擬與試驗結(jié)果進(jìn)行了對比分析,觀測了理論與實際分離性能的差異。
【學(xué)位授予單位】：東北石油大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TE93
【圖文】：

其水溶液具有一定的流變特性，剪切應(yīng)力與剪切速率之間為非線性函數(shù)關(guān)系；流變特性曲線如圖1.1 所示[6]，隨著剪切速率的增大，流體的黏度呈現(xiàn)下降趨勢。（a）剪切應(yīng)力曲線 （b）表觀黏度曲線圖 1.1 聚合物水溶液流變曲線當(dāng)油水混合液加入聚合物后，其影響旋流分離最直觀的因素就是黏度的上升，聚合物濃度越高時溶液黏度越大，很多學(xué)者[7]針對不同介質(zhì)黏度的旋流場進(jìn)行了研究，但忽略了聚合物水溶液流變性的影響。并且水力旋流器內(nèi)的流動是復(fù)雜的油水兩相流動，遠(yuǎn)比單相流動復(fù)雜，而描述兩相流動的主要問題在于油滴相。油滴在旋流場內(nèi)運(yùn)動規(guī)律的研究主要為遷移軌跡、聚結(jié)破碎和動力學(xué)分析三個方面，通過對不同含聚濃度條件下旋流場中離散相油滴運(yùn)動規(guī)律的研究和分析，確定油滴在旋流場內(nèi)的運(yùn)動特性，可以從根本上掌握水力旋流器的分離機(jī)理，為合理確定水力旋流器的結(jié)構(gòu)參數(shù)和運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)提供理

結(jié)構(gòu)是一種利用離心分離技術(shù)實現(xiàn)介質(zhì)分離、分級的設(shè)備，具有結(jié)構(gòu)備體積小、易于運(yùn)行維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于選煤、采礦、石發(fā)電及水處理等行業(yè)[8,9]。根據(jù)所分離的介質(zhì)類型可分為固-液、、固-固和三相分離旋流器，當(dāng)旋流器中主要介質(zhì)為液體時被稱為Morse 于 1886 年發(fā)明了第一臺用于除塵的旋風(fēng)分離器[11]；隨后 請了第一臺水力旋流器專利用于水的清潔[12]，Bretney 的旋流器主，污水從頂蓋切向進(jìn)入，經(jīng)錐段加速，在離心力的作用下重質(zhì)相出，輕質(zhì)相水從中心溢流口排出。20 世紀(jì) 60 年代開始，旋流器olman 和 Thew[13-15]將常規(guī)的圓柱狀旋流腔與雙錐結(jié)合用于典型的和底流管的設(shè)計有助于穩(wěn)定流場，旋流腔處開設(shè)圓周等距的切向損失。Trawinski[16]、Duijn 等[17]先后開展了實驗研究，使常規(guī)旋了工業(yè)上的廣泛應(yīng)用。截至目前，常用的除油水力旋流器結(jié)構(gòu)如口較單入口更好的穩(wěn)定了流場，雙錐結(jié)構(gòu)對于油水兩相的分離具

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2736171