基于模糊神经网络的油水分离水力旋流器研究

油水分离水力旋流器广泛应用在各国石油工业,构建了基于模糊神经网络的油水分离水力旋流器模型。根据水力旋流器的实际生产条件,将水力旋流器入口的物性参数和分离期望值作为模糊神经网络模型的输入层节点,将旋流器的操作参数和结构参数作为模糊神经网络模型的输出层节点,实现了旋流器结构参数和操作参数的优化,并用实例证明了此模型的有效性。     

水力旋流器在食品工业中的应用

从水力旋流器的基本结构和工作原理出发，综合评述了水力旋流器在食品工业中具有代表性的应用情况，进而指出，随着科学技术的发展和对其研究的不断深入，水力旋流器将在食品工业领域发挥更为重要作用。     

水力旋流器流场大涡模拟及其结构改进

为研究水力旋流器内部流动现象,采用大涡模拟(LES)方法对其内部流动进行了数值模拟,分析了流场内轴向零速包络面、溢流口周围循环流和短路流,以及最大切线速度轨迹面等流动现象或结构特点.结合水力旋流器设计方法与流体力学理论,提出了水力旋流器几何结构的修改方案.将改进后结构的模拟结果与原结构结果进行对比,结果表明:增大溢流管壁厚,有效地避免了溢流管周围循环流的产生;增大溢流管的插入深度,对减少短路流效果不明显;适当增大水力旋流器柱筒壁的长度,调整锥角角度,可进一步改善零速包络面以及最大切线速度轨迹面的结构,使得内流场更加稳定.改进后的方案使水力旋流器内流场分布更加合理,有助于提高分离性能.     

水力旋流器及其网络系统数学模拟技术进展

从理论和实际经验模型两方面对单级水力旋流器和旋流器网络系统进行了总结分析，通过对国内外近年来水力旋流器及其网络数学模型建立与模拟研究的分析，提出了今后研究的重点及发展方向。     

含砂量及进口速度对水力旋流器分离性能的影响

为了研究水力旋流器的分离性能,利用Fluent软件对水力旋流器(Ф450mm)进行数值模拟。结果表明,该型水力旋流器进出口压力损失随着含砂量和进口速度的增加而增加;分离效率随着含砂量和进口速度的增加而增加,但此型分离器对含砂量小于1.0%的工质分离效率过低;此型分离器适用于进口速度和含砂量都较大的工况。     

微灌用水力旋流分离器内流体流动基本方程的建立

用数学解析的方法描述水力旋流器的流场特性,一直是水力旋流器流场研究的重要方面,也是许多理论与实际工作者孜孜以求的目标。将针对水力旋流分离器的结构特征,在前人研究成果的基础上,建立柱坐标系下、球坐标系下、直角坐标系下旋流分离器内流场流动基本方程。     

黄河水泥沙分离用水力旋流器的溢流颗粒中位径分析

应用水力旋流器进行黄河水泥沙分离时,溢流口悬浮液的颗粒粒度分布和平均粒径的大小是评价水力旋流器分离性能的重要指标.在模拟黄河水泥沙分离试验中,通过改变旋流器某些结构和操作参数,进行正交对比试验,然后对不同试验条件下溢流的颗粒进行中位径分析,定性地总结出旋流器的某些结构和操作参数对分离性能的影响规律.结果表明,当进料口悬浮液中位径为3.5 μm时,进口压力高于0.06 MPa,分离产品的中位径才明显减小.进口压力从0.06 MPa升至0.07 MPa时,分离产品的中位径下降了65.6%.当进口压力大于0.07 MPa时,分离产品的中位径变化不明显.当进料口悬浮液中位径等于3 μm,进口压力为0.05 MPa时,底流口直径从14 mm升至16 mm,分离产品的中位径下降了68.4%.     

基于CFD-DEM耦合的水力旋流器水沙运动三维数值模拟

针对水力旋流器内流场运动复杂、沙粒运动规律难以掌握的问题,运用基于颗粒动力学理论的欧拉-拉格朗日液固多相湍流模型,对水力旋流器内的水沙两相三维流动进行了CFD-DEM耦合数值模拟研究,分析了水力旋流器内单个沙粒的轨迹线、速度和沙粒群的运动规律、分布特性等。模拟结果表明,沙粒粒径越小,沙粒向下运行的距离越短,越容易从下降流中进入到上升流中,越难以分离。粒径为40μm的沙粒,在圆柱体与圆锥体交界面处出现沙粒峰值,分离效果易受影响,而50μm和60μm沙粒在圆锥体部分出现峰值,具有较好的分离效果。通过跟踪单个沙粒和沙粒群的运动可知,沙粒在圆柱体内主要作圆周运动,进入到圆锥体部分,沙粒既有圆周运动,又有明显的进入沉沙口的直线运动。分析大量沙粒个体和群体运动以及群体分布情况能从微观角度了解水力旋流器的分离效率,是水力旋流器性能研究的有效手段。     

轻质分散相单锥水力旋流器的分离性能预测

给出了轻质分散相单锥水力旋流器的分离效率的计算方法。该方法不需要用实验数据拟合待定系数在流量、分流比及物性参数变化时，计算结果均能与Thew的实验数据很好地吻合。在此基础上，对水力旋流器的分离性能进行了预测。     

水力旋流器分离马铃薯淀粉的试验研究

在多年生产实践基础上确定参数和指标，进行马铃薯淀粉分离的正交试验，并将试验结果用Matlab软件进行曲线拟合。通过对试验结果的分析可获知于马铃薯淀粉分离的水力旋流器的性能指标随各参数变化的规律，得出一定条件下最佳分离状态的各参数值，为水力旋流器用于马铃薯淀粉分离的设计提供依据。     

微灌用水力旋流器试验研究

水力旋流器由于其特殊的分离原理及结构特征已成为一种独具一格的分离装置,其应用范围逐步扩大。提出了一种新型微灌用水力旋流分离装置,并对其进行试验分析,分析结果表明,该水力旋流器的设计生产能力约为30 m3/h(对应进口压力为0.3 MPa),对应的分割粒度为27.5μm,分离极限(d98)为95.0μm,分离精度(d25/d75)为0.42,符合微灌对水质的要求。     

水泵启动时间对灌溉水力旋流器性能的影响

为解决在水泵启动阶段圆锥型水力旋流器过滤性能较差的问题,利用变频控制技术,以DN50圆锥型灌溉用水力旋流器为研究对象,对含沙质量分数分别为0.451%,0.266%和0.124%的3种水沙混合液分别进行了5,15,30,60和90 s 的5种启动时间,15,30,90和120 s 的4种启动时间以及15,30,60和90 s的 4种启动时间的水沙分离性能试验研究.试验结果表明：水泵启动时间越短,大粒径颗粒的分离效果变差,而启动时间越长,小粒径颗粒的分离效果变差;启动过程中水力旋流器的总分离效率及分级性能随时间均呈现先差后好最后趋于稳定的规律;在相同启动时间的同一时刻下,分级性能随颗粒粒径的增大呈现有规律的波动性变化,0.2 mm以上粒径级沙粒的分离效果最好.结合总分离效率规律,推荐DN50圆锥型水力旋流器在工作流量为15 m3/h时的水泵最佳启动时间为30 s.     

水泵启动时间对灌溉水力旋流器性能的影响

为解决在水泵启动阶段圆锥型水力旋流器过滤性能较差的问题,利用变频控制技术,以DN50圆锥型灌溉用水力旋流器为研究对象,对含沙质量分数分别为0.451%,0.266%和0.124%的3种水沙混合液分别进行了5,15,30,60和90 s的5种启动时间,15,30,90和120 s的4种启动时间以及15,306,0和90 s的4种启动时间的水沙分离性能试验研究.试验结果表明：水泵启动时间越短,大粒径颗粒的分离效果变差,而启动时间越长,小粒径颗粒的分离效果变差;启动过程中水力旋流器的总分离效率及分级性能随时间均呈现先差后好最后趋于稳定的规律;在相同启动时间的同一时刻下,分级性能随颗粒粒径的增大呈现有规律的波动性变化,0.2mm以上粒径级沙粒的分离效果最好.结合总分离效率规律,推荐DN50圆锥型水力旋流器在工作流量为15 m3/h时的水泵最佳启动时间为30 s.     

离心机与旋流器串联分离泥沙对D50的影响

针对农业滴灌中黄河水泥沙含量高的问题,根据黄河水泥沙的基本特征,研制了适于黄河水泥沙分离的碟式离心机,选用了FXJ-150-I型水力旋流器,将碟式离心机与水力旋流器串联进行黄河水泥沙分离.通过一次回归正交试验,分析了影响溢流颗粒中位径D50的主次因素并找出了最佳参数组合.通过回归正交设计得到了以D50为试验目标的回归方程,通过方差分析可知该方程极显著(a=0.01)并且拟合较好.试验结果表明:旋流入口压力对D50影响极显著,旋流器底流口直径和转鼓转速对D50影响显著.     

串联分离滴灌用黄河水试验研究

针对西北地区黄河流域农业滴灌中黄河水泥沙含量高的问题,设计了碟式分离机,选用了LW-380E型卧螺离心机和FXJ-150-I型水力旋流器,将卧螺离心机、碟式分离机和水力旋流器顺次串联进行黄河水泥沙分离。通过三因素二次正交旋转回归试验设计,考察了卧螺离心机差转速、碟式分离机喷嘴直径以及旋流器旋流入口压力对黄河水泥沙分离效率的影响,得出分离效率与影响因素的回归模型。通过方差和效应分析得出:旋流入口压力和差转速对分离效率的影响极显著,喷嘴直径对分离效率的影响显著;水平优化表明,黄河水泥沙分离的最佳参数是旋流入口压力为1.2 MPa,差转速为9.4 r/min,喷嘴直径为0.8 mm。     

黄河水泥沙分离用水力旋流器分离效率的研究

在模拟黄河水泥沙分离试验装置上，改变底流口直径、进口压力、进口物料浓度以及进口物料颗粒粒度分布等参数，进行了正交对比试验．通过对不同试验条件下的溢流口悬浮液进行粒级效率分析，定性地总结出旋流器的某些结构和操作参数对分离效率的影响规律．研究结果表明，水力旋流器的分离效率与进料口颗粒分布有关；在进料口悬浮液固相颗粒粒级分布相同的情况下，进料口压力和底流口直径的变化同样对分离效率产生影响．     

单级水力旋流器分离马铃薯淀粉的数学模型

应用相似理论对单级水力旋流器分离马铃薯淀粉的实验数据进行处理，然后应用逐步回归的方法建立起一组反映单级旋流器对马铃薯淀粉分离效果的有效高精度的回归方程。该方程可以对分离结果作出合理的预测，并对放大设计、优化以及在新领域的应用提供可靠的理论依据。     

高含沙水泥沙分离系统设计与分析

将地表高含沙量应用于滴灌是世界性难题,提出适宜的高含沙水滴灌泥沙分离系统是保障引黄滴灌系统安全运行的有效途径之一。采用旋流分离技术结合网式过滤技术对高含沙水进行泥沙分离,在Rietema公式计算出适用于高含沙水质特点的旋流器尺寸的基础上,为减小短路流对分离效果的影响,优化传统旋流器结构,并借助计算流体动力学软件Fluent,采用两相流模型,对优化前后旋流器内部复杂组合螺线涡运动进行数值模拟,分析内部流场湍动能分布特性、泥沙运动轨迹及旋流器壁进行泥沙磨损特性。并对比优化后泥沙分离系统溢流口、底流口泥沙浓度及溢流口泥沙去除率的模拟值与实测值,确定模拟结果的可靠性。结果表明:所设计的旋流分离器与网式过滤器组成的多级泥沙分离系统能有效分离高含沙水,改进后的水力旋流器能更有效地提高泥沙分离系统的分离效率,增加内部流场的稳定性,减小磨损区域和磨损量,提高其使用寿命,为滴灌系统稳定有效的工作提供保障。     

结构形式对渣浆泵前腔密封面磨损特性的影响

为了研究渣浆泵前腔密封结构对其密封面磨损特性的影响,以ESH型旋流器给料泵为研究对象,选择4种常用的前腔密封结构,在工况以及叶轮和蜗壳的水力参数均相同的前提下,应用计算流体动力学软件ANSYS CFX和磨损模型对泵内固液两相流进行数值模拟,并通过试验进行验证.研究结果表明:采用角式小间隙密封结构,密封面上固相浓度最低,固相的速度分布最均匀,密封面的失重量最小,抗磨损效果最好,其次为平面小间隙密封结构、角式大间隙密封结构,而平面大间隙密封结构的抗磨损性能最差;定义了磨损函数,且密封面上磨损函数值的分布与试验结果吻合较好.研究结果可为渣浆泵的抗磨损设计提供一定的理论依据.     

旋流分离器在控制暴雨径流中的应用

为了改善镇江市水质环境,减少面源污染,在排水管网中安置水力旋流器,在梅雨季节进行现场试验.从产流后分时间间隔对进口和出口水质进行采样,检测总氮、总磷、SS、浊度、pH、COD这5个水质指标.经分析发现,污染物浓度峰值稍后于降雨量峰值,在产流后20 min内,ω（SS）从56.8 mg/L上升至203.9 mg/L,ω（COD）从69.2 mg/L上升至135.2 mg/L,浊度从49上升至128,管路中水体的水质在短时间内迅速恶化,但随着时间的延长,水质比较稳定且污染物较少.出口处ω（SS）平均为52.9 mg/L,ω（COD）平均为63.2 mg/L,浊度平均为45,对这3个指标的去除率高达75%.总氮在径流初期先下降,后略有上升.总磷改变幅度较小.氮磷去除率不高,但是出水也均达到排放标准.此水力旋流器可以较好地控制暴雨径流污染.