CFD軟件的水力旋流器進(jìn)口設(shè)計(jì)及耐磨度評(píng)估

利用rsm模型模擬計(jì)算三維水力旋流器模型,分析了計(jì)算結(jié)果,并且與相關(guān)文獻(xiàn)比較后認(rèn)為:三維模型模擬水力旋流器具有一定的可行性,而二維軸對(duì)稱(chēng)模型與實(shí)際有一定的差距。

為了獲得充氣水力旋流器在用以控制大密度有用礦物過(guò)磨的進(jìn)一步研究中其結(jié)構(gòu)及操作參數(shù)優(yōu)化的理論基礎(chǔ)，本文采用改進(jìn)型充氣水力旋流器處理了含銅多金屬硫化礦物。研究了其結(jié)構(gòu)九和操作參數(shù)對(duì)其分級(jí)與富集特性的影響。

水力旋流器是一種應(yīng)用于非均勻相混合物分離的設(shè)備,通常應(yīng)用于污水處理系統(tǒng)的一級(jí)除油設(shè)備,利用油水密度差在離心力的作用下將油水進(jìn)行分離.由于其理論處理效率高、占地空間小的優(yōu)點(diǎn)在海上采油平臺(tái)中廣泛使用.但目前在渤海地區(qū)內(nèi)無(wú)成功使用的案例,在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中發(fā)現(xiàn)其處理效果不明顯,而且含油污水的排量較大對(duì)平臺(tái)的排放系統(tǒng)產(chǎn)生巨大的壓力,增加現(xiàn)場(chǎng)工作量,大多數(shù)基本處于停用狀態(tài).錦州25-1南油氣田通過(guò)對(duì)水力旋流器現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和數(shù)據(jù)分析找出影響水力旋流器處理效果的因素,對(duì)水力旋流器系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化改造,通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試,大幅提高了水力旋流器的處理效率.

介紹了一種適合超細(xì)粒子分級(jí)的新型過(guò)濾式水力旋流器,它在增加處理量、降低能耗、適應(yīng)性等方面都優(yōu)于傳統(tǒng)的小直徑水力旋流器。

根據(jù)作者提出的水力旋流器分離過(guò)程中工作流體呈組合螺線渦或由其簡(jiǎn)化的組合渦中的最大切線速度軌跡特征,導(dǎo)出生產(chǎn)能力、分離粒度和基本直徑3個(gè)基本公式,編制出水力旋流器選型計(jì)算新程序,并用生產(chǎn)實(shí)例印證了該程序的適應(yīng)性和可靠性,供讀者在實(shí)際工作中參考或應(yīng)用。

水力旋流器是應(yīng)用離心分離原理進(jìn)行油水分離的重要部件之一,在我國(guó)石油行業(yè)中已得到廣泛應(yīng)用。該文利用rngk-ε模型和ansys軟件及理論,建立了水力旋流器的結(jié)構(gòu)模型,經(jīng)分析得出在操作參數(shù)變化時(shí)水力旋流器分離效率的變化規(guī)律,從而確定各影響因素的關(guān)系及適用范圍,為實(shí)際操作提供理論依據(jù)。

文章在分析影響水力旋流器分級(jí)效率因數(shù)的基礎(chǔ)上,提出通過(guò)降低底流中細(xì)粒級(jí)含量來(lái)增大旋流器的分級(jí)效率的方法,并對(duì)旋流器做了一些改進(jìn)。新型旋流器采用加沖洗水的方式對(duì)礦漿進(jìn)行二次分級(jí),利用獨(dú)特的底流口旋轉(zhuǎn)篩分分級(jí)技術(shù)對(duì)底流進(jìn)行三次分級(jí),減少底流中細(xì)粒含量,以滿(mǎn)足高效分級(jí)的要求。

眾所周知,用于顆粒狀物料分級(jí)的水力旋流器的工作效率取決于其部件,包括沉砂口的工作表面的狀況。全蘇非金屬建筑材料和水力機(jī)械化科學(xué)研究所經(jīng)研究建議采用工作表面粗糙,邊部顆粒粒度相同而高度不同的沉砂口。

介紹了水力族流器沉砂筑壩新工藝的工業(yè)試驗(yàn)和旋流器參數(shù)的選擇．

輕質(zhì)分散相水力旋流器在食用油的提煉、奶品脫脂、果汁濃縮等農(nóng)副產(chǎn)品加工以及廢水回用于農(nóng)田水利的過(guò)程中有著廣泛的應(yīng)用前景。該文根據(jù)旋流器的分離效率模型計(jì)算并關(guān)聯(lián)了輕質(zhì)分散相水力旋流器的分割尺寸d50,可作為衡量旋流器分離能力的標(biāo)志。得到的結(jié)果可適用于不同的流體流量、不同的分流比、不同的流體物性參數(shù)以及不同尺寸關(guān)系的旋流器。根據(jù)計(jì)算結(jié)果,分流比對(duì)分割尺寸的影響比較小,半錐角、溢流口尺寸與底流口尺寸對(duì)分割尺寸的影響比較大。旋流器大小、流體的流量以及物性參數(shù)對(duì)旋流器分割尺寸的影響比較直接,當(dāng)旋流器尺寸r0、流量以及物性參數(shù)變化時(shí),分割尺寸的改變遵循旋流器數(shù)不變的規(guī)律。由于分割尺寸與r0的平方根成正比,所以旋流器尺寸越小,分割尺寸也越小,因此旋流器的分離能力也就越大。

介紹了液-液分離水力旋流器的理論研究進(jìn)展,分析了各種數(shù)學(xué)模型的研究狀況及存在的問(wèn)題,對(duì)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在液-液分離水力旋流器的應(yīng)用及其發(fā)展進(jìn)行了展望。

水利旋流器的眾多優(yōu)點(diǎn)使其在礦山單位的應(yīng)用十分廣泛,但隨著礦山生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大它又成為制約生產(chǎn)的首要因素。山東某金礦選礦車(chē)間通過(guò)流程改造,有針對(duì)性的采用非常規(guī)浮選流程在原有設(shè)備不變的情況下成功解決了由于處理量提高帶來(lái)的各種生產(chǎn)問(wèn)題,提高了水利旋流器的分級(jí)效率,減少了金屬流失,為該礦山單位每年增加1307.124萬(wàn)元的經(jīng)濟(jì)效益,社會(huì)效益十分顯著。

研究入口流道帶傾角的水力旋流器模型,用gambit軟件建模并劃分網(wǎng)格,運(yùn)用fluent軟件對(duì)其油水分離情況進(jìn)行數(shù)值模擬,分析了傳統(tǒng)直入口流道與帶傾角入口流道的區(qū)別。發(fā)現(xiàn)傾斜入口模型壓力降明顯降低,有助于降低旋流管能耗。傾斜入口模型模擬中,底流處油的濃度較低,分離效果較好。

針對(duì)固液分離水力旋流器,研究了結(jié)構(gòu)參數(shù)及操作參數(shù)對(duì)壓力特性的影響,得到了含氣條件下水力旋流器的壓力特性研究結(jié)果,并進(jìn)行了能耗分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在含氣條件下水力旋流器的溢流和底流壓差都顯著增加;在不含氣條件下壓降比隨著流量的增加而降低,但在含氣時(shí)則基本保持不變;隨著旋數(shù)的增加,壓差增大,而壓降比減小;隨著氣液比的加大,壓差基本呈增加趨勢(shì),而壓降比則無(wú)明顯變化。最后指出,減少水力旋流器能量消耗的方法主要有降低流量、旋數(shù)或氣液比,其中最可行的方法是降低水力旋流器入口處的氣液比,即提高游離水脫除器等前端處理設(shè)備的除氣效率,盡可能降低混合介質(zhì)中氣體的含量

利用直徑250mm的水力旋流器開(kāi)展了泥、沙分級(jí)的工業(yè)性試驗(yàn),研究了入料壓力對(duì)旋流器分級(jí)效率和濃縮效果的影響規(guī)律。結(jié)果表明:水力旋流器的最佳分級(jí)效率與最佳濃縮效率處于不同的壓力操作區(qū)間,旋流器的底流濃度入料壓力增大而持續(xù)提高,但分級(jí)效率則呈先緩慢上升到臨界點(diǎn),然后急劇下降的趨勢(shì)。實(shí)際操作時(shí),應(yīng)當(dāng)合理控制旋流器入料壓力,避免因過(guò)度濃縮而犧牲分級(jí)效率。

采用計(jì)算流體力學(xué)軟件fluent6.3對(duì)三相旋流器結(jié)構(gòu)參數(shù)和分離效率的關(guān)系進(jìn)行了數(shù)值模擬研究,通過(guò)研究發(fā)現(xiàn),調(diào)整結(jié)構(gòu)參數(shù),包括:溢流管徑、溢流管插入深度、進(jìn)料管結(jié)構(gòu)、圓筒段結(jié)構(gòu)和集砂桶的結(jié)構(gòu)等,可以極大地提高水力旋流器的分離性能。為今后三相分離水力旋流器的設(shè)計(jì)、制造提供參考。

獲各琦銅礦井下充填系統(tǒng)原使用水力旋流器沉砂進(jìn)行膠結(jié)充填,但隨著生產(chǎn)規(guī)模的不斷增加,充填尾砂量不能滿(mǎn)足生產(chǎn)需求,沉砂濃度也僅68%。通過(guò)將8臺(tái)350mm水力旋流器替換為4臺(tái)fx150-gx-b×10水力旋流器組,對(duì)充填系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造。改造后,旋流器沉砂濃度提高到70%,收砂效率提高到72.36%,尾砂利用率提高到60%以上,充填體單軸抗壓強(qiáng)度滿(mǎn)足生產(chǎn)要求,解決了充填尾砂量不足的問(wèn)題,減少了尾砂的工業(yè)排放,取得了滿(mǎn)意的效果。

利用空氣壓縮機(jī)、nikuni氣液混合泵對(duì)旋流器單體進(jìn)行注氣試驗(yàn).通過(guò)注入的微氣泡捕獲微小油滴形成的油-氣復(fù)合體,在離心力的作用下,氣泡將攜帶油滴運(yùn)移至核心處,完成氣浮選和旋流分離的協(xié)同效應(yīng),從而實(shí)現(xiàn)油水高效分離.試驗(yàn)結(jié)果表明:采用注氣方法可改善水力旋流器的分離效果,但空氣壓縮機(jī)單點(diǎn)注氣破壞流場(chǎng)的穩(wěn)定,旋流器分離效率的提高并不明顯;空氣壓縮機(jī)入口注氣、微孔管旋流腔注氣與采用nikuni氣液混合泵注氣3種條件下,水力旋流器的分離效率均可達(dá)到95%以上,是較為理想的注氣形式.

加拿大在阿爾伯特的麥克穆里地區(qū)產(chǎn)出了在量的同砂尾礦，包括砂、粘土及混入的瀝青。本研究的目的是選用水力旋流器并對(duì)它在排除尾礦中細(xì)粒物料方面的作用進(jìn)行評(píng)價(jià)，同時(shí)產(chǎn)出固體含量為７５％的沉砂產(chǎn)品。

針對(duì)水力旋流器應(yīng)用于井下時(shí)入口流道變短這一問(wèn)題,對(duì)不同短流道入口井下水力旋流器進(jìn)行數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究,得到其內(nèi)部流場(chǎng)分布、壓降及分離效率分布規(guī)律,可為井下用水力旋流器的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用提供理論依據(jù)。

本文采用內(nèi)流場(chǎng)模型,計(jì)算了輕質(zhì)分散相液—液旋流器內(nèi)的流線分布與速度分量。結(jié)果表明:輕質(zhì)分散相旋流器內(nèi)的流線分布狀況明顯不同于固—液旋流器。理論預(yù)測(cè)的軸向速度分布能夠與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)很好地吻合;切向流速分布隨軸向位置有微量的變化,與徑向坐標(biāo)之間的關(guān)系可按半自由渦形式擬合,但擬合出的指數(shù)約在0.35～0.39之間,明顯低于固—液旋流器中相同的指數(shù);徑向速度分量明顯隨軸線位置變化,與徑向位置之間成線形關(guān)系。徑向速度分量與軸向速度和切向速度相比大約小兩個(gè)數(shù)量級(jí)。

固-液、液-液等二相水力旋流分離器已經(jīng)是現(xiàn)今石油石化工業(yè)中不可缺少的分離工具,但目前還不能分離液體中同時(shí)含有石油和固體顆粒的多相混合物。因此,要研究一種新型的固-液-液三相分離旋流器。簡(jiǎn)述了三相分離器的原理、研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)。