固气旋风分离器分离效率影响的数值分析

采用计算流体动力学软件（Fluent）对旋风分离器进行数值模拟计算,采用雷诺应力模型（RSM）模拟旋风分离器内流体的流动,分析了流量、溢流管深度和入口形式对分离效果的影响。研究表明：①在一定流速范围内,当流速降低对大颗粒（d≧100μm）分离效果没有太大的影响,但分离速度降低,分离效率减少;对中等粒径（20μm〈d〈100pm）的颗粒影响较大,会显著降低其分离效果和分离效率;对小粒径（d 20μm）的颗粒影响较大,颗粒在分离时更快的向靠近轴线附近运动,更容易逃逸,分离效率降低。②在一定长度范围内,随着溢流管插入深度的增加,大粒径颗粒分离速度增加,小粒径颗粒分离效果增强,溢流管插入深度的增加有利于固气分离,并且溢流管插入深度对压力降的影响不大。③蜗壳式入口相对于矩形切向入口型式,增大了旋风分离器的入口半径,使得进流量的增加（生产能力的增大）,同时会导致内旋涡旋速度的增加,有效分离粒径减小,分离效率提高。     

液-液水力旋流器的试验研究

描述了影响液－液旋流分离器性能的流体物性参数,含油污水模拟液的制备,试验装置流程以及级效率的测定方法。介绍了旋流器的结构参数和试验方法,重点研究了在操作 参数下不变的条件下,旋流器溢流孔径和入口尺寸、小锥段角度和尾管段尺寸对旋流器性能的影响,并进行了一系列试验研究,以便改善旋流器分离性能,降低能耗,为旋流器结构尺寸的优化设计提供依据。     

天然气减阻剂分离模拟试验

BIB天然气减阻剂经雾化注入输气管道以后,一部分涂敷在管壁上,其余部分随气流进入管道末站的分离器。通过模拟试验,测试了旋风分离器和过滤分离器对管输气体中剩余天然气减阻剂的分离效率。研究表明:双切向进口旋风分离器对雾化天然气减阻剂的分离效率较高,且当入口雾滴的粒径分布固定时,气液分离效率随入口气速和雾滴质量浓度的增大而提高;过滤分离器对天然气减阻剂的过滤效率超过99.9%,且过滤效率随入口雾滴的质量浓度和雾滴粒径的增大而提高,当雾滴粒径达到一定程度时将被完全过滤掉。经过两级分离器分离,管输气体中的减阻剂含量极低,基本不会对下游用户和输气设备产生不良影响。分离器是天然气减阻剂的使用结点,天然气减阻剂一旦经过分离器,必须再行加注。     

入口下倾小型旋风分离器的仿真设计

以一台4 t/h燃煤锅炉烟气的旋风分离器为对象,采用R-k-ε湍流模型,利用Fluent软件对Stairmand HE型分离器内部流场进行三维数值仿真分析,并采用离散相模型对固体颗粒进行追踪,研究旋风分离器筒体结构及运行参数对其分离效率、运行压降和磨损的影响,获得了同时具有较高分离效率、较低运行压降、较少磨损的入口下倾分离器筒体结构参数.     

圆管气-液旋流分离器的数值模拟

建立了圆管气-液旋流分离器结构设计简化模型,通过研究液滴和气泡的轨迹并结合传统分离器的设计经验,完成分离器的结构参数设计和计算。使用Fluent软件对单、双入口分离器内部速度分布和压力分布进行数值模拟研究。轴向速度在分离器中心区域方向向上,在该区域外侧向下,拟合了最大轴向速度与入口混合物速度的经验关联式;切向速度在分离器中心位置为0,在径向先增大后减小,在壁面处为0,漩涡在最大值两侧分为两层,内侧为准强制涡,外侧为准自由涡;径向速度数量级比切向速度和轴向速度均小,并且在轴线的两侧一正一负,在分离器中心位置为0,沿着径向先迅速增大后减小,在壁面处为0。在下部液相空间的截面上,压力在圆管壁面处最大,在中心处最小;在轴向上,随着液位的升高,压力逐渐增大。对比单、双入口分离器的模拟结果,双入口切向速度、径向速度和压力的分布对称性更好,流场更稳定,动能损失更小,由此证实了在单入口情况下,分离器流场的不对称性由入口效应所致。     

水下分离器入口预分离构件的数值模拟

为了考察水下分离器入口预分离构件在高气液比工况下的分离效果,利用流体动力学软件FLUENT对其进行数值模拟.针对水下分离器3种长径比和3种入口倾角,建立了9个入口预分离构件的物理模型,通过模拟计算得到了各模型内部速度分布云图、速度曲线图及液滴分离效率图,并进行对比分析.结果表明:不同长径比和入口倾角对入口预分离构件内部流场的影响程度不同,长径比为4∶1、入口倾角为0°的入口构件内部流场最稳定,气液分离效果最好.(图6,参6)     

生物质成型机成型套筒的改进设计

采用Pro/Engineer中的mechanica模块对成型套筒进行了静力和疲劳分析.结果表明,套筒锥形孔大孔端所受应力最大.通过灵敏度分析找出锥角、锥长对最大应力的影响,并以此为依据对原有结构进行了改善和优化,起到了减小最大应力,减轻磨损,提高使用寿命的作用.     

果园电动修剪刀片摩擦磨损性能研究

为了解果园电动修剪刀片的耐磨性,采用HT-500高温摩擦磨损试验机对修剪刀片进行磨损试验研究,检测200~500 g载荷下修剪刀片的摩擦系数,计算体积磨损率,观察磨痕形貌,测量磨痕宽度和磨损面积,探索磨损机制。研究结果表明:200~500 g载荷下,摩擦系数由0.140 3增加到0.401 9;200 g载荷下平均摩擦系数最小,体积磨损率最大;500 g载荷下平均摩擦系数最大,300 g载荷下体积磨损率和磨损面积最小;400 g载荷下磨损面积最大。随载荷增加磨损机制逐渐向磨粒磨损、黏着磨损和氧化磨损的复合磨损方式转化。     

气液两相流管束分离器数值模拟与实验验证

由于气液两相流分流分相法计量分离器存在结构复杂、液位难稳定等特点,设计加工了一种新型气液两相流管束分离器,通过数值模拟得到不同气、液相折算速度及不同流型入口条件对管束分离器分离效果的影响,并进行实验验证,对分离器的工作性能进行评估。结果表明:在分层流、段塞流、环状流流型条件下,分离器内气液分离效果较好,且分离器内气液相界面保持稳定,维持在分离器中部。实验验证可知:当气相流量在50~1 500 L/min、液相流量在50~2 400 kg/h范围内时,分离器内气液相界面保持稳定,分离误差均在±2.5%以内,计量效果良好,与模拟结果吻合。设计的管束分离器结构简单、工作液位稳定,为两相流分流分相法计量分离器的设计提供了技术支持。     

牛粪固液分离机螺旋轴的改进

螺旋式固液分离机是参考国外技术国内生产的一种新型固液分离设备,它具有结构简单、能耗低、分离效果好、占地面积小等优点,在农业有机废弃物分离中具有广泛的应用前景。但是大多数固液分离机的螺旋轴采用等轴径、等螺距结构,影响固液分离机的工作效率。文章根据物料在固液分离不同阶段的摩擦特性和体积压缩试验,得出适应物料特性的螺旋倾角和螺旋轴直径参数,设计出变轴径变螺距变螺旋倾角的旋转轴,为螺旋压榨固液分离机的改进提供理论依据。     

冷却剂参数对铣槽喷管低周疲劳寿命的影响

采用有限体积流固耦合计算方法、非线性有限元热结构耦合分析方法和局部应变法研究大面积比铣槽喷管三维再生冷却槽道在循环工作条件下的热结构变形与低周疲劳寿命,并对比分析了冷却剂质量流量与入口温度对铣槽喷管疲劳使用寿命的影响。计算结果表明,铣槽喷管热结构响应呈现复杂的三维效应,应变较大位置主要分布在与肋连接的内衬区域,喷管中部的残余应变量最大；冷却槽道低周疲劳寿命分布和热结构响应基本一致,最小寿命位于喷管中部与肋相连的内衬区域燃气侧；随冷却剂质量流量增加,铣槽喷管低周疲劳寿命不断提高；随冷却剂入口温度增加喷管尾部低周疲劳寿命值不断降低,而喷管中前部的低周疲劳寿命值却不断提高,当冷却剂入口温度为280K左右时,本文的铣槽喷管总体使用寿命达到最大。      

T形管内油水两相流动规律及其应用

油水两相混合物流经T形管路时,会产生流量分配不均、相含率和相分布重新分配的现象,此特性可用于多相混合物的分离作业。采用欧拉多相流模型和混合-湍流模型,研究了T形管垂直分岔次数、入口混合流速、入口含油率和流量配比等参数对T形管路中油水分离效率的影响。计算结果表明:增加分岔次数有利于油水分离;流量配比存在较优区间;较低的入口混合流速和入口含油率有利于提高分离效率。这些结论对T形管路结构优化和提高油水分离效率有重要的指导意义。     

梭锥管混浊流体分离装置水沙分离试验研究

运用均匀正交设计法和投影寻踪回归分析法(PPR)对梭锥管混浊流体分离装置(简称梭锥管)进行了结构优化试验研究。根据前期研究结果,确定了锥圈间距、进流量、倾角、底孔孔径作为正交试验的4个主要影响因素,选择UL9(34)对梭锥管混浊流体分离装置进行了均匀正交试验,应用投影寻踪回归分析方法对试验结果进行了数据分析和计算机仿真优化。结果表明,与前期研究结果相比,梭锥管的水沙分离效果与其纵轴线与水平面的倾角大小有关,当倾角为60°时,水沙分离效果较好,浓缩率达到了1.73。进流量和锥圈间距相同的梭椎管,底孔越大,耗水率越大,表面负荷率随着底孔的增加逐渐减小,而锥圈间距对耗水率和表面负荷率影响很小。进流量不变时,浓缩率随着底孔孔径和锥圈间距的减小而增大。     

水平液固循环流化床起旋器的实验研究

在φ29 mm×4 200 mm流化床装置上,利用CCD图像测量与数据处理系统在线对导流叶片式局部起旋器对水平液固循环流化床内固相颗粒分布特性的影响进行了研究。结果表明:安装局部起旋器后,颗粒分布状况在一定距离内得到明显改善;但随着轴向距离增加,起旋器作用效果减弱。随着导叶包角、液体流速的增加,颗粒固含率不均匀度减小。对于相同直径的颗粒,密度和初始加入量越大,颗粒固含率不均匀度越大。     

导流盘对循环水养殖池水动力特性的影响

为提高循环水养殖系统的集污自净化效能,设计了一种带导流盘的正八边形养殖池结构。建立了三维非定常流场数值计算模型,在验证计算方法有效性的基础上,研究了导流盘的几何参数和位置对流速分布、涡量强度、壁面剪切应力和水体混合均匀性等水动力特性的影响。结果表明：在导流盘直径与养殖池宽度之比一定时,随着导流盘高度增加,流场中心涡柱呈先减小后增大趋势,涡环数呈先减小再增加趋势,其形状从不规则逐渐发展成环状结构;在同一高度下,随着导流盘直径与养殖池宽度之比增大,涡柱呈先增大后减小趋势,涡环的数量先增加后基本保持不变;导流盘安装在距池底20～40 mm,直径与养殖池宽度之比为0.05～0.08时,有助于增大养殖池底流口附近的速度梯度,减小养殖池壁面与水体的碰撞,提高涡流强度和水力混合均匀性,有利于形成颗粒物聚集和排出的水动力条件。     

基于旋流原理的固液分离设备及性能研究

根据水力相似原理,结合旋流沉砂池设计规律,建立了旋流固液分离设备模型,选择4个影响因素,采用单因素和正交试验,分析不同粒径的含砂水流时砂粒分离效率的变化,探讨沉砂分离效率主要影响因素及沉砂池设计最佳水平取值。结果表明,水头增大使分离效率增加,但过大的水头会使分离效率降低;流入口直径较小时分离效率较高;底流口直径增大使分离效率增加;底流管长度增大使分离效率增加。影响100目砂分离效率的各因素主次顺序及最佳水平为底流口直径30 mm、底流管长度45 cm、水头35 cm、流入口直径40 mm;影响30目砂分离效率的各因素主次顺序及最佳水平为水头60 cm,流入口直径40 mm,底流口直径30 mm,底流管长度30 cm。在各因素最佳水平下,100目砂的最佳分离效率为82.14%,30目砂的最佳分离效率为83.55%。试验结果为小型污水处理中的沉砂池设计与使用提供参考。     

稠油在柱状旋流分离器中分离特性的数值模拟

针对特高含水时期中国油田在稠油集输方面面临的挑战,构建了低剪切强度的旋流场,利用柱状旋流分离器进行油水预分离,同时采用数值模拟的方法进行研究。选择混合模型与RNG k-ε模型对稠油的旋流分离特性进行数值模拟,分析稠油的分散相粒径、油品黏度、密度、底流比及入口流速等参数对柱状旋流分离器底流口含油率和压降的影响。结果表明:稠油在柱状旋流器内的分离特性与其他油品不同,其分散相粒径对底流口含油率影响显著,但对压降影响不大;油品密度、黏度对底流口含油率存在不同影响,并在所选黏度的研究范围内存在最佳分离黏度区(750～830 mPa·s);入口流速增大,底流口含油率降低;底流比对压降的影响并不显著,模拟结果与已有实验结果具有一致性。(图9,表1,参24)     

悬锥装置在静态浑水中提高水沙分离效率的机理研究

通过物理模型试验,将沉降过程中浑水含沙浓度作为量测指标,对静态浑水在悬锥装置内的水沙分离特性进行了研究,分析了该装置提高浑水水沙分离效率的机理;并对模型装置中悬锥导片数量以及悬锥导片锥角的改变对该装置水沙分离效率的影响进行了试验研究。研究结果表明,容器中设置悬锥导片在沉降前期可以提高水沙分离效率4倍左右;悬锥装置的快速水沙分离机理是泥沙有效沉降面积的大幅提高;导片数量是影响沉降效率的主要因素,而导片锥角的大小对沉降效率影响不大。     

浑水水力分离清水装置溢流性能的影响因素试验研究

对影响同一柱体直径浑水水力分离清水装置分离性能的因素进行了试验研究.试验表明:装置溢流含沙浓度与柱体高度、底孔直径、进流流量以及进流含沙浓度均有关系;溢流流量与柱体高度、底孔直径、进流流量有关,而与进流浓度无关;进流量的大小是保证获取清水的关键因素;不同进流含沙浓度应对应不同的进流流量及底孔直径.     

用雷诺应力模型计算旋风分离器中气-固两相流动

针对分离器内部的复杂的三维强旋转、气-固两相湍流运动,采用雷诺应力模型(SSG),利用贴体网格技术,模拟计算了分离器内部流动,并将计算结果与实验数据进行分析、比较。分离器内的固体颗粒运动采用涉及湍流扩散影响的随机轨道模型和确定轨道模型,在流场计算的基础上,模拟了不同直径的颗粒在分离器内的运动规律及颗粒分离效率,并同理论和实验得到的数据进行了比较。