隨著油井采出液含水率的不斷上升以及環(huán)保意識(shí)的不斷加強(qiáng),海洋油氣開采及加工過程中迫切需要高效緊湊型的水處理技術(shù)與設(shè)備,以提高海洋油氣開采的經(jīng)濟(jì)性和滿足日益嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)。氣浮旋流一體化技術(shù)是在“單元技術(shù)高效化,多元技術(shù)復(fù)合化”的理念下發(fā)展而來的一種高效緊湊型采油污水處理新技術(shù)。本文基于內(nèi)筒外旋流式氣浮旋流裝置的結(jié)構(gòu)形式,重點(diǎn)就該技術(shù)涉及的油滴與微氣泡粘附機(jī)理、油滴與微氣泡碰撞聚并效率、分散相液滴動(dòng)力學(xué)特性、氣浮旋流流場(chǎng)分布特性、氣浮旋流裝置設(shè)計(jì)理論體系、結(jié)構(gòu)優(yōu)化以及工業(yè)放大準(zhǔn)則等一系列關(guān)鍵技術(shù)問題開展理論和實(shí)驗(yàn)研究�；跉飧》蛛x動(dòng)力學(xué)理論和流體力學(xué)理論,研究了氣浮旋流分離過程中分散相液滴碰撞粘附過程、運(yùn)動(dòng)力學(xué)特性和碰撞聚并效率。通過分析立式氣旋浮罐內(nèi)各功能分離區(qū)流場(chǎng)分布特性和分離特性,從機(jī)理上確立了氣浮旋流技術(shù)可以有效提高油滴與微氣泡等分散相液滴的碰撞聚并效率,同時(shí)降低湍流引起的隨機(jī)彌散效應(yīng)和剪切破碎效應(yīng),實(shí)現(xiàn)油水氣多相流的高效分離�；谟�(jì)算流體動(dòng)力學(xué)（Computational Fluid Dynamics,CFD）和群落平衡模型（Population Balance Model,PB... 

【文章來源】：北京化工大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：175 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 海洋油田采出水處理面臨的挑戰(zhàn)
    1.2 氣浮旋流技術(shù)發(fā)展歷程及現(xiàn)狀
        1.2.1 氣浮分離技術(shù)
        1.2.2 氣浮與旋流組合分離技術(shù)
        1.2.3 氣浮旋流技術(shù)
        1.2.4 氣浮旋流技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及存在問題
    1.3 氣浮旋流技術(shù)分離機(jī)理的研究
        1.3.1 微氣泡與油滴粘附機(jī)理研究
        1.3.2 微氣泡與油滴碰撞粘附效率研究
        1.3.3 微氣泡與油滴運(yùn)動(dòng)力學(xué)研究
        1.3.4 隨機(jī)彌散效應(yīng)研究
    1.4 分散相液滴動(dòng)力學(xué)特性研究現(xiàn)狀
        1.4.1 動(dòng)力學(xué)特性研究方法
        1.4.2 CFD數(shù)值模擬多相流模型
        1.4.3 群落平衡模型
    1.5 主要研究?jī)?nèi)容
第二章 湍流流態(tài)中分散相液滴動(dòng)力學(xué)特性研究
    2.1 湍流流動(dòng)中微氣泡與油滴碰撞聚并模型的研究
        2.1.1 擴(kuò)散碰撞聚并
        2.1.2 速度梯度碰撞聚并
        2.1.3 湍流碰撞聚并
        2.1.4 慣性碰撞聚并
        2.1.5 總碰撞聚并效率
    2.2 湍流流態(tài)內(nèi)分散相動(dòng)力學(xué)特性研究思路
        2.2.1 湍流流態(tài)分離特性研究方法
        2.2.2 工藝原理和主體結(jié)構(gòu)參數(shù)
        2.2.3 室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究工藝流程的確定
        2.2.4 油滴直徑分布及含油濃度測(cè)量方法
    2.3 CFD數(shù)值模擬模型的建立
        2.3.1 多相流模型的選擇
        2.3.2 PBM模型的建立
        2.3.3 幾何模型及參數(shù)設(shè)置
    2.4 CFD-PBM模型驗(yàn)證
        2.4.1 網(wǎng)格無關(guān)系驗(yàn)證
        2.4.2 油滴直徑分布結(jié)果驗(yàn)證
        2.4.3 含油濃度變化結(jié)果驗(yàn)證
    2.5 油滴直徑分布及動(dòng)態(tài)變化特性
    2.6 平衡態(tài)油滴直徑分布規(guī)律
    2.7 表面積平均直徑動(dòng)態(tài)變化特性
    2.8 表面水力負(fù)荷率對(duì)油水分離效率的影響
    2.9 本章小結(jié)
第三章 環(huán)空流道流場(chǎng)分布及分散相動(dòng)力學(xué)特性研究
    3.1 環(huán)流流動(dòng)中油滴與微氣泡碰撞聚并模型的研究
    3.2 環(huán)空流道中油水分離機(jī)理研究
    3.3 環(huán)空流道流場(chǎng)分離特性研究方法
        3.3.1 研究模型及方案
        3.3.2 CFD數(shù)值模擬方法
    3.4 流場(chǎng)分布及分離特性
        3.4.1 流場(chǎng)分布特性分析
        3.4.2 油水分離特性分析
    3.5 入口流速對(duì)流場(chǎng)分布及分離特性的影響
    3.6 環(huán)空流道高度對(duì)流場(chǎng)分布及分離特性的影響
    3.7 環(huán)空流道寬度對(duì)流場(chǎng)分布及分離特性的影響
    3.8 本章小結(jié)
第四章 氣浮旋流裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究
    4.1 氣浮旋流裝置工藝流程和設(shè)計(jì)方法
        4.1.1 氣浮旋流裝置工藝流程
        4.1.2 氣旋浮罐主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法
    4.2 主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程
        4.2.1 有效體積和總體積的確定
        4.2.2 罐體內(nèi)徑的確定
        4.2.3 穩(wěn)流筒結(jié)構(gòu)的確定
        4.2.4 其余尺寸的確定
    4.3 氣旋浮罐裝置工程樣機(jī)現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證
        4.3.1 現(xiàn)場(chǎng)工藝流程介紹
        4.3.2 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)方案
        4.3.3 分離性能評(píng)價(jià)方法
    4.4 正交實(shí)驗(yàn)
    4.5 分流比對(duì)分離效率的影響
    4.6 注氣比對(duì)分離效率的影響
    4.7 處理水流量對(duì)分離效率的影響
    4.8 氣旋浮罐單級(jí)與兩級(jí)串聯(lián)運(yùn)行穩(wěn)定性測(cè)試
    4.9 處理低含油濃度污水分離性能
    4.10 處理低含油濃度污水濁度去除性能
    4.11 本章小結(jié)
第五章 基于GA-BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化研究
    5.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的確定
        5.1.1 常用優(yōu)化模型
        5.1.2 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
        5.1.3 遺傳算法
        5.1.4 GA-BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
        5.1.5 優(yōu)化模型的實(shí)現(xiàn)
    5.2 結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案
        5.2.1 輸入樣本群
        5.2.2 幾何模型和求解設(shè)置
        5.2.3 網(wǎng)格獨(dú)立性驗(yàn)證
    5.3 GA-BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化模型
        5.3.1 GA-BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的建立
        5.3.2 GA-BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型穩(wěn)定性和精度驗(yàn)證
    5.4 最優(yōu)結(jié)構(gòu)參數(shù)組合預(yù)測(cè)
    5.5 穩(wěn)流筒直徑對(duì)分離性能影響的預(yù)測(cè)
    5.6 高徑比對(duì)分離性能影響的預(yù)測(cè)
    5.7 入口管徑對(duì)分離性能影響的預(yù)測(cè)
    5.8 本章小結(jié)
第六章 基于相似分析的氣浮旋流裝置工業(yè)放大設(shè)計(jì)研究
    6.1 氣浮旋流裝置工業(yè)放大方法的選擇
    6.2 氣浮旋流裝置相似準(zhǔn)則研究
        6.2.1 多相流運(yùn)動(dòng)相似分析
        6.2.2 多相流運(yùn)動(dòng)相似準(zhǔn)數(shù)
        6.2.3 邊界條件相似準(zhǔn)則
    6.3 氣浮旋流裝置工業(yè)放大裝置
        6.3.1 BIPTCFU-Ⅲ-20型氣浮旋流裝置工業(yè)樣機(jī)
        6.3.2 BIPTCFU-Ⅲ-120氣浮旋流裝置工業(yè)樣機(jī)
    6.4 工業(yè)裝置現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)情況介紹
        6.4.1 BIPTCFU-Ⅲ-20氣浮旋流裝置現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)情況介紹
        6.4.2 BIPTCFU-Ⅲ-120氣浮旋流裝置現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)情況介紹
    6.5 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果分析
        6.5.1 注氣比對(duì)分離性能的影響
        6.5.2 分流比對(duì)分離性能的影響
        6.5.3 處理水流量對(duì)分離性能的影響
        6.5.4 連續(xù)運(yùn)行穩(wěn)定性測(cè)試
    6.6 本章小結(jié)
第七章 結(jié)論與展望
    7.1 主要研究結(jié)論
    7.2 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)
    7.3 今后工作展望
參考文獻(xiàn)
致謝
研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
作者和導(dǎo)師簡(jiǎn)介
附件


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：2943529