固液分離水力旋流除砂器數(shù)值模擬

旋流器是利用離心沉降原理工作的，他有兩個(gè)作用：澄清和濃縮。質(zhì) 量重密度大的物體從下部沉沙口排出。其他質(zhì)量輕的從上部溢流口排 出。溢流物的精細(xì)程度可通過調(diào)節(jié)沉沙口的最小直徑調(diào)節(jié) >水力旋流器是利用離心力作用進(jìn)行分級(jí)的設(shè)備。常常用于細(xì)粒物料選別前的分 級(jí)及脫泥，在磨礦回路中作檢查分級(jí)和控制分級(jí)用。它是當(dāng)前細(xì)粒物料分離比較 有效的設(shè)備。水力旋流器的構(gòu)造：上部為圓錐形。在圓柱形筒體上裝有與筒壁呈 切線方向的給礦管。圓錐上部裝有與圓柱部分相連通的中心溢流管。溢流管的上 端則通過緩沖室或直接與外部管道聯(lián)接以排出溢流。在圓錐形底部裝有沉砂咀， 以排出粗粒沉砂。為了減不磨損，可在給礦口、沉砂咀及筒體內(nèi)壁襯以耐磨橡膠 或用輝綠巖、鑄石、碳化硅等耐磨材料。水力旋流器的工作原理：當(dāng)?shù)V漿用砂泵 （或高差）以一定壓力（一般是0.5～2.5公斤/厘米）和流速（約5～12米/秒） 經(jīng)給礦管沿切線

依據(jù)計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(cfd)的計(jì)算方法,利用fluent軟件對(duì)水力旋流器內(nèi)清水流場(chǎng)進(jìn)行了三維數(shù)值模擬研究,并將模擬所得的流場(chǎng)與實(shí)測(cè)結(jié)果作對(duì)比,證明該軟件模擬效果良好,從而為進(jìn)一步研究旋流器固—液分離現(xiàn)象提供了一定的指導(dǎo)。

表2.20-5除砂器安裝單元工程質(zhì)量驗(yàn)收評(píng)定表 分部工程名稱 單元工程 名稱 安裝部位安裝內(nèi)容 安裝單位 開/完工日 期 項(xiàng) 次 檢查項(xiàng)目質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)記錄 1除砂器檢查經(jīng)細(xì)致檢查無缺陷，按說明書要求正確安裝。 2安裝位置 與水的流動(dòng)方向一致，安裝位置準(zhǔn)確，無偏斜，并 做好支墊加固，確保不發(fā)生位移 3密封墊 其材質(zhì)符合工作介質(zhì)及工作壓力要求，不允許有影 響密封性能的缺陷存在，墊片尺寸與法蘭密封面相 符，應(yīng)用中不得超過兩層 4 除砂器法蘭面及 管道法蘭 除砂器兩端的法蘭面與管道中心線互相垂直，法蘭 面凸臺(tái)正常；管道法蘭面除與管身中心區(qū)的垂直外， 應(yīng)確保無明顯變形，且與除砂器兩端的法蘭面保持 平行，其不平行度不大于1.5‰；管道法蘭與除砂器 法蘭螺孔位置基本準(zhǔn)確，連接后緊固適度 5與排氣閥連接 短管垂直于除砂器中心線，其端部的法蘭面基本水 平，且無明顯缺陷及變形，與

介紹了一種用于油水分離的新型水力旋流器——軸向入口水力旋流器,與切向入口水力旋流器相比其結(jié)構(gòu)更加緊湊,更適合于由多個(gè)水力旋流器單體構(gòu)成的組合產(chǎn)品。同時(shí),運(yùn)用fluent軟件對(duì)其油水分離情況進(jìn)行了三維數(shù)值模擬,計(jì)算中采用rsm湍流模型、mixture兩相流模型。數(shù)值計(jì)算結(jié)果表明,軸向入口水力旋流器具有良好油水分離效率,值得在石油行業(yè)的采油廢水處理中進(jìn)行應(yīng)用和推廣。

用數(shù)值模擬方法對(duì)井下油氣水力旋流分離器內(nèi)的氣液分離兩相流場(chǎng)進(jìn)行了研究,通過數(shù)值模擬得到流場(chǎng)分布規(guī)律符合已知的旋流器流場(chǎng)分布規(guī)律。將數(shù)值計(jì)算與室內(nèi)模擬試驗(yàn)的分離效率進(jìn)行了對(duì)比,結(jié)果表明用數(shù)值模擬的方法進(jìn)行流場(chǎng)研究是可靠的。將油氣水力旋流分離器的主要結(jié)構(gòu)及操作參數(shù)對(duì)分離性能的影響進(jìn)行了模擬,結(jié)果表明水力旋流器經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計(jì)可以進(jìn)行井下油氣分離,且分離效果較好。所采用的數(shù)學(xué)模型及模擬方法為井下水力旋流油氣分離器進(jìn)一步優(yōu)化結(jié)構(gòu)、提高分離效率提供了一條有效途徑。

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。

　采用計(jì)算流體力學(xué)數(shù)值模擬方法研究了管柱式氣水旋流分離器的分離效率及其影響因素。采用標(biāo)準(zhǔn)kε湍流模型對(duì)傾斜入口管柱式氣水旋流分離器內(nèi)的連續(xù)相流動(dòng)進(jìn)行數(shù)值模擬,得到了分離器內(nèi)連續(xù)相的速度場(chǎng)分布。采用拉格朗日隨機(jī)軌道模型對(duì)分離器內(nèi)氣泡的運(yùn)移軌跡進(jìn)行了模擬,同時(shí)計(jì)算得到了管柱式氣水分離器的氣泡分離率。模擬結(jié)果的分析表明氣泡直徑、分離器長(zhǎng)徑比以及入口流速等參數(shù)對(duì)管柱式氣水旋流分離器的氣泡分離率均有顯著影響,這一結(jié)果為管柱式氣水旋流分離器的工藝設(shè)計(jì)以及工作參數(shù)的選擇提供了參考依據(jù)。

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。

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。

采用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(cfd)方法,對(duì)氣液固三相旋流分離器的初始模型進(jìn)行數(shù)值模擬,分析其內(nèi)部流場(chǎng)分布,得出倒錐結(jié)構(gòu)具有促進(jìn)分離效果的作用。通過固定分離器的主直徑與高度、入口尺寸、底流口直徑、側(cè)向出口尺寸、排液孔數(shù)量、排液孔尺寸、排液孔中心高度、溢流管直徑、溢流管長(zhǎng)度以及旋流腔長(zhǎng)度,改變倒錐結(jié)構(gòu)中的內(nèi)錐直徑與內(nèi)錐高度,對(duì)模型進(jìn)行優(yōu)化,得到內(nèi)錐直徑為38mm、內(nèi)錐高度為110mm時(shí),三相旋流分離器的分離效果較好。

伴隨著油田的進(jìn)一步開采,井內(nèi)的氣液有效分離變得越來越重要.柱式氣液旋流分離器由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和制作成本低而在油田很受歡迎.一個(gè)典型氣液旋流分離器被用于數(shù)值模擬計(jì)算.基于混合物模型下的三維湍流模型被用來描述分離器內(nèi)混合物流動(dòng)情況.通過數(shù)值模擬,分析了不同參數(shù)下(分離器長(zhǎng)度、出口直徑等)的氣液分離效率.隨著分離器長(zhǎng)度增加,氣液分離效率降低;隨著出口直徑的增大,氣液分離效率先提高后降低.矩形入口形狀比圓形入口形狀更適合旋流分離器,氣液分離效率從66.45%提高到79.04%.最后,最佳幾何結(jié)構(gòu)被提出,在最佳結(jié)構(gòu)下氣液分離效率為86.15%.

采用α-al2o3微粉制備了陶瓷除砂器新產(chǎn)品,并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明:所研制的陶瓷除砂器具有凈化效率高、纖維流失低、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn),是一種高效、節(jié)能、降耗的新產(chǎn)品,并達(dá)到了國(guó)外同類進(jìn)口產(chǎn)品的性能,完全可以替代進(jìn)口產(chǎn)品。

空氣吹脫被廣泛用于從廢水中脫氨,但其過程效率有待提高。為了提高過程效率,提出了一種新型氣-液吹脫設(shè)備——水力噴射空氣旋流分離器(wsa),并以廢水中氨的吹脫進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。與傳統(tǒng)的吹脫設(shè)備相比,wsa表現(xiàn)出較好的氣-液傳質(zhì)性能,使氨的吹脫效率大大提高。在氨的吹脫過程中,液相溫度和空氣流量是影響吹脫過程中氨體積傳質(zhì)系數(shù)的主要因素?？諝饬髁繉?duì)于體積傳質(zhì)系數(shù)存在一個(gè)臨界值,超過此值時(shí),體積傳質(zhì)系數(shù)隨空氣流量增加而迅速增大。液相中存在的固體顆粒物對(duì)于吹脫過程的傳質(zhì)幾乎沒有影響。在該設(shè)備中沒有填料,不存在堵塞問題,因而可以進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)間的分離操作。

旋流除砂系統(tǒng) 安裝調(diào)試培訓(xùn)資料 金山環(huán)保集團(tuán)有限公司 二oo九年 設(shè)計(jì)、制造及安裝驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn) (不限于以下標(biāo)準(zhǔn)) q/js01-2001沉砂池設(shè)備 q/js02-2001砂水分離器 gb9113-2000法蘭標(biāo)準(zhǔn) jb/zq4000.2-86切削加工件通用技術(shù)條件 jb2932-86水處理設(shè)備制造技術(shù)條件 jb／zq4000.5-86鑄件通用技術(shù)條件 gb9439-88灰鑄鐵件 gb6414-86鑄鐵尺寸公差 gbll76鑄造銅合金技術(shù)條件 gb3091-2000低壓流體輸送焊接鋼管 gb50235-97工業(yè)管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范 jb／zq4000.1-86產(chǎn)品檢驗(yàn)通用技術(shù)條件 jb/zq4000.7-86鍛件通用技術(shù)條件 gb4981壓力試驗(yàn) gb8923-85涂裝前鋼材表面銹蝕等級(jí)和除銹等級(jí) gb983-85不銹鋼焊條 gb3098.6-

采用rng湍流模型,對(duì)內(nèi)置格柵的旋流分離器內(nèi)三維流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬,得到了其內(nèi)部壓力、速度、湍流動(dòng)能、湍流強(qiáng)度等參數(shù)的分布規(guī)律,計(jì)算結(jié)果對(duì)分析旋流分離器固液分離機(jī)理以及改進(jìn)分離器的設(shè)計(jì)具有一定的指導(dǎo)意義。

為了有效地保持油田的穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn),科學(xué)工作者提出了用于切割、破巖和清洗的水力噴砂射流技術(shù)。它能增加彈道的穿透深度,減少壓實(shí)傷害,改善壓裂效果。因?yàn)閷?duì)水力噴砂射流機(jī)理、影響因素研究的不夠深入及成本高等因素,在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)水力噴砂射流技術(shù)未能得到廣泛應(yīng)用。迅速發(fā)展的計(jì)算機(jī)技術(shù)與日益成熟的計(jì)算流體力學(xué),為水力噴砂器的數(shù)值研究提供了可靠途徑。采用計(jì)算流體力學(xué)的方法,利用仿真軟件,對(duì)不同磨料密度﹑粒徑和噴射速度下的噴砂器工作情況進(jìn)行了數(shù)值研究。切割口處的壓力隨顆粒直徑和射流速度的增加而增加,隨粒徑的增加而減少。這一研究結(jié)果,可為水力噴砂射流器優(yōu)化方案的研究提供理論基礎(chǔ)。

通過對(duì)旋流泵內(nèi)部流道進(jìn)行三維造型,利用雷諾時(shí)均方程、雙方程湍流模型并結(jié)合simplec算法對(duì)其內(nèi)部三維固液兩相流場(chǎng)和清水單相流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算,得到了固相不同體積濃度、不同流量下的分布規(guī)律,并研究了外特性的變化規(guī)律。模擬結(jié)果表明:固相在葉片工作面分布較多;在葉輪里離后蓋板越遠(yuǎn),濃度越高;無葉腔分布濃度大于葉輪分布濃度;固相濃度的增加會(huì)引起揚(yáng)程的減小。

利用fluent流體計(jì)算軟件，基于混合模型和雷諾應(yīng)力湍流模型，采用單入口和單出口的幾何模型，針對(duì)結(jié)構(gòu)參數(shù)變化對(duì)除砂器分離效率和壓力降的影響進(jìn)行了數(shù)值模擬，得出了影響規(guī)律，并優(yōu)選出最佳結(jié)構(gòu)參數(shù)，可為井下旋流除砂器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供理論指導(dǎo)。

從分析單粒巖屑受力情況出發(fā),研究了旋流除砂器的工作機(jī)理,指出了其中心部位出現(xiàn)的渦旋氣柱將對(duì)泥漿凈化效果產(chǎn)生顯著影響。提出了可手動(dòng)或自動(dòng)調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)參數(shù)的旋流除砂器改進(jìn)設(shè)計(jì),通過關(guān)于臨界粒度、最小泥漿損耗量和預(yù)防排砂口堵塞的實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了新型除砂器的凈化效果非常好,尤其在西部缺水地區(qū)具有推廣價(jià)值

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。

在分析了巖心鉆探所用泥漿中的固相及固相含量過高對(duì)巖心鉆探諸多方面的不利影響的基礎(chǔ)上,對(duì)比了降低固相含量的各種方法。介紹了自行研制的xz系列泥漿凈化除砂器的組成、結(jié)構(gòu)參數(shù)以及使用情況,并對(duì)該泥漿凈化器在巖心鉆探中的合理使用提出了相關(guān)建議。

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)。