翼型涡轮水动力学特性及滤料反冲洗效能研究

发布时间：2020-08-18 14:56

【摘要】：随着油田开发向精细化的纵深方向发展,日益复杂的含油污水与不断提高的回注水标准都对现有水处理技术提出新挑战。现有技术往往不能满足要求,为此轴向动态反冲洗技术应运而生。技术核心是构建反冲洗复合场的翼型涡轮,涡轮特性决定流场形式,研究涡轮特性对进一步揭示反冲洗机理至关重要。借鉴正交直母线叶片的形成方式,构造叶片平直和扭曲的两种涡轮。基于动量矩定理,考虑速度滑移,推导圆周速度方程和理论扬程方程,为预测涡轮性能提供依据。将涡轮效率分为叶栅传递效率与涡流损失效率,研究扭曲特性与水力效率的关系。平板涡轮叶栅效率为41%~47%,曲板涡轮稳定在41%左右,平板涡轮略优,扭曲特性对叶栅效率影响不大。利用Fluent模拟研究两种涡轮流场,曲板涡轮流场速度及压力分布均较平板涡轮均匀。曲板涡轮水力效率及涡流损失效率均高于平板涡轮。说明叶片扭曲产生的均匀流场分布是水力效率及涡流损失的关键因素。在曲板涡轮上加载翼型,翼型涡轮具有与曲板涡轮相近的能量特性。根据翼型升力、阻力特性曲线计算翼型涡轮叶栅传递效率,随流量增长稳定在71%左右。利用Fluent模拟研究涡轮流场,翼型涡轮与曲板涡轮具有相似的流场特性,翼型涡轮水力效率更高。翼型涡轮水力效率较曲板涡轮的提高体现在叶栅传递效率。以G值为依据评价三种涡轮的反冲洗效能。利用Fluent计算三种涡轮轴功与有用功,通过实验验证模拟准确。基于模拟数据研究涡轮速度梯度,结果表明三种涡轮中翼型涡轮最为适宜。综合考虑涡轮扬程,翼型涡轮在转速1420r/min~1810r/min范围内可实现35~45倍于气水反冲洗的局部G值。以能量为桥梁,分析涡轮几何特性研究与反冲洗效能内在联系,为今后发展指明了道路。
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X741
【图文】：

技术路线图,反冲洗,效能,涡轮

东北石油大学工程硕士专业学位论文平板叶片的优劣。选择性能优越的叶片进行翼型加载构造翼型涡轮。从效率场特性的双重角度去分析翼型叶栅和直板叶栅的动力学差异。提出旋流复合场反冲洗技术效能的评价指标，基于对三种涡轮流场特性的，总结出涡轮几何特性与反冲洗效能的内在联系。

颗粒运动,内循环,分析器,滤料

料在涡轮作用下受到强烈的水力剪切和剧烈的碰撞摩擦，得到良好的反洗再生，最终回落滤床。内循环分离器中颗粒运动和作用力如图2.6所示。观察图中滤料颗粒的运动，滤料在内循环分离器中整体呈现螺旋上升的运动状态，滤料 A、B、C 运动中不仅受到水力剪切作用还与两侧滤料不断碰撞摩擦。在螺旋运动的圆周方向，滤料颗粒 B 受到颗粒 C 给予的碰撞力，在径向受到离心力 Fp 和颗粒 D 给予的反作用力F。颗粒 B 受到的合力为 FP和 FD方向，颗粒在做螺旋上升运动的同时，在离心力作用下沿径向运动。大半径处滤料颗粒浓度大，小半径处滤料浓度小。滤料在大半径处聚集，滤料间的碰撞摩擦作用更加剧烈。粘附在滤料表面的油污被剥离，剥离的油污由大半径处滤料聚集导致的大密度处向密度较小的小半径处聚集

示意图,叶片曲面,示意图,准线

交型叶片具有优良性能，目前大多采用交叶片参数包括叶片内外准线包角 ζ（外准线出口角 β2（°），叶片准线高度 h片内外准线包弧长 l1和 l2（m），叶片场分布，叶片数决定流体出流速度和条与圆柱面相交、并与柱面在交点处的面上一条光滑曲线连续运动所形成的曲直母线叶片。XYZ，建立一个半径 r1圆柱面，如图：设有一根与圆柱面相交的直线 N，投影线与圆柱面在交点处的法线间的 l1连续运动所形成的轨迹，即为直母线 N 与圆柱轴线正交，所形成的曲面为

【参考文献】