柱式氣液旋流分離器結(jié)構(gòu)優(yōu)化的數(shù)值模擬

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(guò)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(guò)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。

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。

為了實(shí)現(xiàn)井下氣液高效分離、產(chǎn)出水回注和采氣于一體,開展了新型井下螺旋式氣液分離器的研究。應(yīng)用計(jì)算流體力學(xué)方法(cfd)對(duì)螺旋式氣液分離器的內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行分析,并研究了螺旋圈數(shù)和螺距對(duì)螺旋式氣液分離器性能的影響。該結(jié)果為井下螺旋式氣液分離的進(jìn)一步研究提供了參考依據(jù)。

造紙廢液堿回收治污系統(tǒng)的液-固旋流分離器 [基金項(xiàng)目]湖南省科學(xué)技術(shù)廳項(xiàng)目,編號(hào)oossy2010-7 袁勝利,楊從明 (湘潭大學(xué),湖南湘潭　411105) 　　[摘要]用新型中小型液-固旋流分離器,使造紙黑液中的有機(jī)物、雜質(zhì)、渣等固形物同堿液分離,較干凈的稀 堿液進(jìn)入黑液蒸發(fā)器組,蒸發(fā)濃縮后回收燒堿。造紙綠液或白液和渣進(jìn)入中小型新型液-固旋流分離器,快速連 續(xù)運(yùn)作,除去綠泥和白泥渣后成干凈的澄清液,代替大型的緩慢速度重力沉降的綠液和白液澄清器、稀白液澄清 器,廢液經(jīng)處理后達(dá)排放水標(biāo)準(zhǔn)。 　　[關(guān)鍵詞]旋流分離器;造紙污水凈化;草漿黑液 　　[中圖分類號(hào)]x703.3;x793　[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]b　[文章編號(hào)]1005-829x(2003)06-0076-03 liquid-solid

采用計(jì)算流體力學(xué)方法,選擇雙流體模型和rngk-ε湍流模型對(duì)新型未開孔螺旋管氣液分離性能進(jìn)行數(shù)值模擬,分析螺距、管徑等結(jié)構(gòu)參數(shù)及液體黏度、入口速度、入口含氣率等操作參數(shù)的分離效果.結(jié)果表明:在螺距為26.67和47.22mm,在入口速度為1～30m/s時(shí),增加螺距或入口速度可以改善分離效果.當(dāng)入口速度較大時(shí),減小管徑可以改善分離效果;反之,當(dāng)入口速度較小時(shí),增大管徑可以改善分離效果.減小液體黏度,可以改善分離效果.這可為螺旋管的開孔方案、分離性能實(shí)驗(yàn)及工程應(yīng)用提供指導(dǎo).

空氣吹脫被廣泛用于從廢水中脫氨,但其過(guò)程效率有待提高。為了提高過(guò)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(guò)程中,液相溫度和空氣流量是影響吹脫過(guò)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(guò)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(guò)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(wèn)題,因而可以進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)間的分離操作。

本文介紹了螺旋管復(fù)合氣液分離器的結(jié)構(gòu)及工作原理,然后根據(jù)計(jì)算液體動(dòng)力學(xué)(cfd)原理,利用fluent軟件,采用gambit建模,對(duì)螺旋管復(fù)合氣液分離器螺旋分離部分內(nèi)流場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行了模擬分析。在此基礎(chǔ)上,對(duì)分離器的整體結(jié)構(gòu)、運(yùn)行參數(shù)等進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),得到了螺旋分離部分最優(yōu)的結(jié)構(gòu)尺寸和最佳的運(yùn)行參數(shù)。

通用型水力旋流器的長(zhǎng)徑比較大,處理能力相對(duì)較小,無(wú)法滿足結(jié)構(gòu)緊湊的循環(huán)系統(tǒng)的需要。為解決這一問(wèn)題,對(duì)通用型水力旋流器進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)和三維仿真計(jì)算,并用試驗(yàn)加以驗(yàn)證,獲得了較好的優(yōu)化結(jié)果,也為其在特殊場(chǎng)合的應(yīng)用起到了一定的指導(dǎo)作用。

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。

n2 h3＝300mm n1h2＝150mm wv＝kg/h wl＝kg/hh1＝1182mm 　 qv＝m 3/h ql＝m 3/h hl＝18mm 11d＝450mm 51% 　　　　 n3 　　 立式氣－液分離器工藝計(jì)算 　　氣相 混合進(jìn)料 1500.0 150.0 322.6 0.2 ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 　操作分析： ◆約為允許氣速 　操作量適中,分離良好 　 　 　 　　　液相 已經(jīng)破解了vba密碼 已經(jīng)破解了其中的表格鎖定 1、ks0.0072 kv0.2643 kvdsn0.2643 uvmax1.113m/s uvdsn0.946m/s 2、avmin0.095m2 dmin348mm d450mm av0.159m2 uv0.563m/s 3、tb1min qlb0.00

氣—液分離器設(shè)計(jì) 楊德華 修改 標(biāo)記 簡(jiǎn)要說(shuō)明 修改 頁(yè)碼 編制校核審核審定日期 2005-04-15發(fā)布2005-05-01實(shí)施 目次 1總則 1.1目的 1.2范圍 1.3編制本標(biāo)準(zhǔn)的依據(jù) 2立式和臥式重力分離器設(shè)計(jì) 2.1應(yīng)用范圍 2.2立式重力分離器的尺寸設(shè)計(jì) 2.3臥式重力分離器的尺寸設(shè)計(jì) 2.4立式分離器（重力式）計(jì)算舉例 2.5附圖 3立式和臥式絲網(wǎng)分離器設(shè)計(jì) 3.1應(yīng)用范圍3.2立式絲網(wǎng)分離器的尺寸設(shè)計(jì) 3.3臥式絲網(wǎng)分離器的尺寸設(shè)計(jì) 3.4計(jì)算舉例 3.5附圖 4符號(hào)說(shuō)明 1總則 1.1目的 本標(biāo)準(zhǔn)適用于工藝設(shè)計(jì)人員對(duì)兩種類型的氣—液分離器設(shè)計(jì)，即立式、臥式重力 分離器設(shè)計(jì)和立式、臥式絲網(wǎng)分離器設(shè)計(jì)。并在填寫石油化工裝置的氣—液分離器數(shù) 據(jù)表時(shí)使用。 1.2范圍 本標(biāo)準(zhǔn)適

利用phoenics數(shù)值模擬軟件,分析不同質(zhì)量濃度、不同流量、不同工作介質(zhì)的螺旋分離器螺旋流流場(chǎng)分布、壓力場(chǎng)分布。結(jié)果表明:在螺旋分離器螺旋流中,其切向速度占速度優(yōu)勢(shì);隨著流量、聚合物濃度的增加,壓力下降速度也增大;在螺旋分離器內(nèi)部壓力變化并不均勻。該結(jié)果可為分離器內(nèi)部的螺旋流動(dòng)的進(jìn)一步研究與應(yīng)用提供參考。

n2 h3＝300mm n1h2＝150mm wv＝kg/h wl＝kg/hh1＝1182mm 　 qv＝m 3/h ql＝m 3/h hl＝18mm 11d＝450mm 51% 　　　　 n3 　　 已經(jīng)破解了vba密碼 已經(jīng)破解了其中的表格鎖定 　　　液相 　 　 　 　操作分析： ◆約為允許氣速 　操作量適中,分離良好 ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 322.6 0.2 混合進(jìn)料 1500.0 150.0 立式氣－液分離器工藝計(jì)算 　　氣相 1、ks0.0072 kv0.2643 kvdsn0.2643 uvmax1.113m/s uvdsn0.946m/s 2、avmin0.095m2 dmin348mm d450mm av0.159m2 uv0.563m/s 3、tb1min qlb0.003

n2 h3＝300mm n1h2＝150mm wv＝kg/h wl＝kg/hh1＝1182mm 　 qv＝m 3/h ql＝m 3/h hl＝18mm 11d＝450mm 51% 　　　　 n3 　　 已經(jīng)破解了vba密碼 已經(jīng)破解了其中的表格鎖定 　　　液相 　 　 　 　操作分析： ◆約為允許氣速 　操作量適中,分離良好 ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 322.6 0.2 混合進(jìn)料 1500.0 150.0 立式氣－液分離器工藝計(jì)算 　　氣相 1、ks0.0072 kv0.2643 kvdsn0.2643 uvmax1.113m/s uvdsn0.946m/s 2、avmin0.095m2 dmin348mm d450mm av0.159m2 uv0.563m/s 3、tb1min qlb0.00

采用雷諾時(shí)均n-s方程和rngk-ε湍流模型,使用多相流模型中的混合物模型,通過(guò)商用軟件fluent,對(duì)自吸時(shí)旋流自吸泵內(nèi)氣液兩相流場(chǎng)作了數(shù)值模擬.在對(duì)蝸殼流道和葉輪流道進(jìn)行網(wǎng)格劃分時(shí),尺寸扭曲率為0.78.根據(jù)模擬結(jié)果,將泵內(nèi)兩相流場(chǎng)的靜壓分布,與單液相時(shí)的靜壓分布作了對(duì)比,并比較了葉輪內(nèi)氣相與液相相對(duì)速度的分布情況.另外,對(duì)含氣率的分布情況作了分析.結(jié)果表明,自吸時(shí)氣液兩相狀態(tài)下的靜壓稍小于單液相狀態(tài)下的靜壓;泵內(nèi)的主要流動(dòng)是液相通過(guò)相間作用夾帶氣相的流動(dòng),液相速度略大于氣相速度;靠近泵出口的兩個(gè)葉道內(nèi),有氣相的積聚,含氣率較高.

利用cfd軟件,采用雷諾應(yīng)力模型分別計(jì)算了300型和250型水力旋流除砂器的內(nèi)流場(chǎng),得到了2種水力旋流除砂器的軸向、徑向、切向速度及壓強(qiáng)的分布曲線。通過(guò)對(duì)所得結(jié)果的分析,發(fā)現(xiàn)模擬結(jié)果基本符合旋流除砂器的運(yùn)行規(guī)律。比較2種旋流除砂器的內(nèi)流場(chǎng),表明改進(jìn)的300型水力旋流除砂器的結(jié)構(gòu)及分離能力優(yōu)于原來(lái)250型水力旋流除砂器,為水力旋流除砂器的優(yōu)化設(shè)計(jì)和選型提供了可靠的設(shè)計(jì)依據(jù)。

在rngκ-ε模型的基礎(chǔ)上,對(duì)模型常數(shù)和近壁面處理方法加以改進(jìn),并將其應(yīng)用于旋風(fēng)分離器內(nèi)強(qiáng)旋湍流流動(dòng)的數(shù)值模擬。將計(jì)算結(jié)果與rngκ-ε模型、reynolds應(yīng)力輸運(yùn)模型(rsm)的計(jì)算結(jié)果及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。隨后采用歐拉-拉格朗日模型(湍流模型為rsm)和歐拉-歐拉模型(湍流模型為改進(jìn)的rngκ-ε模型)分別對(duì)旋風(fēng)分離器內(nèi)的氣、固兩相流動(dòng)進(jìn)行計(jì)算,考察了旋風(fēng)分離器內(nèi)顆粒濃度的分布特點(diǎn)。結(jié)果表明,改進(jìn)的rngκ-ε模型和rsm對(duì)旋風(fēng)分離器內(nèi)流場(chǎng)分布的預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較吻合,且前者所需計(jì)算時(shí)間大大縮短,更適合工業(yè)應(yīng)用。使用改進(jìn)的rngκ-ε湍流模型的歐拉-歐拉多相流模型可以重現(xiàn)旋風(fēng)分離器內(nèi)的氣、固兩相流動(dòng)特點(diǎn),并應(yīng)用于旋風(fēng)分離器的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

介紹了軸向入口旋流分離技術(shù)的研究進(jìn)展,包括導(dǎo)流葉片的結(jié)構(gòu)形式、數(shù)值模擬研究及實(shí)驗(yàn)研究等。對(duì)軸流式旋流分離器的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析,并指出今后應(yīng)從哪些方面開展對(duì)軸流式旋流分離器的研究工作。

分離器設(shè)計(jì)是多相流分離計(jì)量的關(guān)鍵技術(shù),基于glcc旋流分離原理的多管旋流分離器多相流計(jì)量裝置是以多管旋流分離器為核心,并與氣液質(zhì)量流量計(jì)、比例調(diào)節(jié)閥和計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)相結(jié)合的一種新型多相流計(jì)量裝置。該裝置采用多管旋流分離器,可以有效減小分離器直徑和高度,節(jié)約裝置占用空間,大幅降低成本,提高分離效率;同時(shí)采用模糊pid控制方案的比例調(diào)節(jié)閥控制分離器液位,保證計(jì)量裝置有效運(yùn)行,具有較強(qiáng)的抗干擾能力?，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)證明:此裝置可以適應(yīng)較大范圍的多相流變化,相對(duì)測(cè)量誤差小于±2.5%。

帶內(nèi)錐的擴(kuò)散式分離器內(nèi)兩相流動(dòng)的數(shù)值模擬——對(duì)于一種帶內(nèi)錐的切向進(jìn)口擴(kuò)散式方形分離器，利用考慮各向異性的雷諾應(yīng)力湍流模型和顆粒隨機(jī)軌道模型對(duì)其內(nèi)部的兩相流動(dòng)情況進(jìn)行了數(shù)值模擬，分析了其內(nèi)部不同截面高度的氣相流場(chǎng)的軸向、切向和徑向速度分布，計(jì)算...

設(shè)計(jì)了一種帶內(nèi)錐的切向進(jìn)口擴(kuò)散式方形分離器,利用了考慮各向異性的雷諾應(yīng)力湍流模型對(duì)分離器內(nèi)的氣相流動(dòng)情況進(jìn)行了數(shù)值模擬研究,分析了其內(nèi)部氣相流場(chǎng)的軸向、切向和徑向速度分布以及壓力分布情況,并計(jì)算了其壓降.數(shù)值模擬結(jié)果顯示分離器內(nèi)呈典型的雙層流動(dòng)結(jié)構(gòu),方形截面在其拐角處對(duì)氣流存在擾動(dòng),主要影響其切向速度,壓力分布在反射錐開口處存在分界,分離器的壓降隨進(jìn)口速度增大而增大.

針對(duì)旋流自吸泵的氣液分離室是影響泵性能的重要因素.應(yīng)用fluent軟件,選用標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型和多重參考坐標(biāo)系模型,對(duì)旋流自吸泵內(nèi)部三維不可壓縮湍流定常流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬,得到了氣液分離室內(nèi)部流場(chǎng)分布情況,并對(duì)其分布規(guī)律進(jìn)行了分析.建立了性能預(yù)測(cè)模型,對(duì)不同分離室高度下的模型進(jìn)行了性能預(yù)測(cè),并將預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比研究.結(jié)果顯示:分離室對(duì)泵基本性能影響較大,在小流量區(qū)分離室高度對(duì)效率影響很小.為了得到最好的綜合性能,對(duì)于某一方案,分離室的高度存在一個(gè)最佳值.最佳值的選取可以通過(guò)cfd進(jìn)行性能預(yù)測(cè),根據(jù)對(duì)比結(jié)果進(jìn)行估算.