【摘 要】
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本文首先对油水分离方法以及旋流分离技术和可调旋流器研究进展等进行了简要介绍,基于内锥式水力旋流器油水分离效果显著的优势,设计出宽流量水力旋流器。使用Solidworks软件建立三维模型、利用Gambit软件进行网格划分、利用Fluent软件进行数值模拟。应用正交试验的方法对旋流器进行结构参数的优选,分析了分离效率受溢流管伸入长度、溢流管直径、大锥段角度、小锥段角度及底流段长度的影响程度。通过研究速
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本文首先对油水分离方法以及旋流分离技术和可调旋流器研究进展等进行了简要介绍,基于内锥式水力旋流器油水分离效果显著的优势,设计出宽流量水力旋流器。使用Solidworks软件建立三维模型、利用Gambit软件进行网格划分、利用Fluent软件进行数值模拟。应用正交试验的方法对旋流器进行结构参数的优选,分析了分离效率受溢流管伸入长度、溢流管直径、大锥段角度、小锥段角度及底流段长度的影响程度。通过研究速度分布、压力损失、油相体积分数等对初始结构和优选结构进行对比,模拟结果验证了优选结构的分离效果更好。研究了操作参数变化对旋流器的影响。分别改变入口流量和溢流分流比进行数值模拟,对其不同操作参数条件下的速度分布、压力损失分布和油相体积分数分布情况进行了对比分析,得到了固定结构水力旋流器的最佳流量及最佳分流比,对比了几种不同流量条件下固定结构水力旋流器及宽流量水力旋流器的分离性能,与固定结构水力旋流器相比,宽流量水力旋流器拓宽了旋流器流量高效区。设计了室内试验方案,对固定结构水力旋流器和宽流量水力旋流器进行室内试验,试验结果显示流量及溢流分流比对压力损失和分离效率的影响规律与数值模拟相似但大小不同,并对比了两种旋流器在相同流量条件下的分离效率,发现在最佳流量以外,宽流量水力旋流器分离效率明显大于固定结构水力旋流器。应用PIV粒子成像测速技术对水力旋流器的旋流腔、大锥段及小锥段的三块不同区域的速度场进行了测试,重点研究了固定结构水力旋流器及宽流量水力旋流器速度矢量和轴向速度在不同流量下的变化规律,发现随着流量增大,速度矢量及轴向速度逐渐增大,根据流量变化对宽流量水力旋流器入口进行调节后,即使流量较小时,宽流量水力旋流器的速度矢量和轴向速度大小更接近于流量为3m3·h-1时的速度分布且衍生涡数量明显减小。
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