错流过滤式水力旋流器的结构优化及性能研究
发布时间：2021-01-09 18:07
随着我国对海洋石油资源开发利用的力度不断加大,海上溢油事故频繁发生,如果不能快速、高效地对溢油进行处理,就会对海洋生态环境造成严重污染。为提高溢油处理过程中油水分离的快速性和高效性,同时使整个处理工艺更加简单紧凑,本文研究了一种新型油水分离设备——错流过滤式水力旋流器。该设备集旋流、过滤为一体,并且在分离机理上起到相互促进的作用,功能也由单一化转向多元化。因此,开展对错流过滤式水力旋流器的研究对海上溢油快速高效处理具有很高的工程实用价值,而目前已有研究工作的重点集中在设备用于含油污水处理的可行性方面,对于结构及操作参数的优化目前还鲜有涉及。为对错流过滤式水力旋流器的结构设计提供理论依据,本文首先对常规双锥型水力旋流器的内流场粒径分布进行了数值模拟研究。采用CFD-PBM（群体平衡模型）数值模拟后发现:在常规双锥型水力旋流器内,当入口流量超过一定值（本论文模型为1.5m3/h）后,油滴颗粒的平均粒径不再增大反而减小;随着油相黏度的增加,油滴颗粒的破碎和聚结效果都将减弱;同时聚结效果随溢流分流比的增加而降低。该结论与已有实验研究所得结论吻合,模拟方法可靠。然后基于错流过滤的基本结构方案和常...
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：103 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２带过滤网式水力旋流器?
??结构如图１－２所示。通过理论分析论证，研宄者认为这种改进思路是完全可行和合理??的。??潞安矿务局科研所的张文平等人设计了如图１－３所示的旋流过滤分离器ＨＵ，其基??本结构是由过滤罩、挡尘板、圆筒形壳体等组成，主要是为了对矿井下的喷雾用水进??行净化。研究者经过研宄发现，该设备在工作时，杂质不易在过滤罩处聚集，而是大??部分都沿着筒壁沉降到了下部，因此减弱了堵塞现象。??淨齡？油?ｆ??￣Ｉ－＂４?ｒ￣－??厂?巾??ｒ－?ｌ－ｖｉ１??１?Ｉ?｜?！?＾??卜、?垃滤器??｜、过墟内？?—■尸进水孔??进料苣?ｉ?ｉ溢流口??＼ｙ?Ｖ／??齡？ｔ?ｙ??Ｊ?ｔｍ?ｉ??图１－４旋流过滤净化流程图?图１－５旋流过滤双效净水器??Ｆｉｇｕｒｅ?１－４?Ｆｌｏｗ?ｃｈａｒｔ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｄｅｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ?ｏｆ?Ｆｉｇｕｒｅ?１－５?Ｄｅｃｏｎｔａｍｉｎａｔｅ?ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ??ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ?ｈｙｄｒｏｃｙｃｌｏｎｅ?ｃｏｍｂｉｎｅｄ?ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ?ｗｉｔｈ?ｈｙｄｒｏｃｙｃｌｏｎｅ??黒龙江省密山制油厂的孙凤玲等人１｜２〗提出了如图１－４所示的旋液分离过滤器，其??主要是为了对混合油进行净化。在该装置的内部同样发生着旋流分离和过滤两个过??程，为实现连续操作，该装置还可完成反冲洗和排渣功能，因此，研究者认为该旋液??分离过滤器具有非常显著的应用价值。??鲁西化工集团股份有限公司的袁东立等人⑴］提出的旋流过滤双效净水器如图??所示，为了对循环污水进行精细化处理，该装置由两级组成，分别为一级除污旋流器??和二级除污过滤器
而被刮刀刮下的滤饼下落与进料混合后再次进行分离。研究者通过研宄发现，??该设备仍需要使刮刀旋转速度和过滤器过滤速率满足一定的匹配关系，为结构设计增??加了一定难度，因此将结构改进为图１－６?（ｂ）所示的结构［１５］。??；ｊｉ｜７?—則??、丨ｐ?義??２－＾＝ｆ—１?＼?ｆｉ??ｊ?！?Ｉ?＾?ｉ；?ａ?厂??ｉ??（ａ）?（ｂ）??图１－６旋流过滤组合器??Ｆｉｇｕｒｅ?１－６?Ｃｏｍｂｉｎｅｄ?ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ?ｏｆ?ｆｉｌｔｅｒ?ａｎｄ?ｈｙｄｒｏｃｙｃｌｏｎｅ??中油华东勘察设计研宄院的王武等人ｌ１６］设计的组合式旋风分离装置如图１－７所??示，其主要是用于轻烃的回收处理。该组合式旋风分离设备的基本结构是由旋风分离??器和过滤器两种设备组合而成的，在工作时，轻烃首先经旋风分离器完成初分，分离??后的杂质再进入过滤器进一步完成精细分离，从而使得结构非常紧凑，其中过滤器对??５ｐｍ以上的颗粒能够全部去除，从而分离精度很高。??原料气土，旋Ｍ分Ｓ器丨＃化＇滤芯???１?——三??ｎ?Ｉ?？Ｖ［??＼麵営?积液包?排污口??图１－７组合式旋风分离装置??Ｆｉｇｕｒｅ?１－７?Ｃｏｍｂｉｎｅｄ?ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ?ｏｆ?ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ?ｈｙｄｒｏｃｙｃｌｏｎｅ??（３）壁式??壁式旋流过滤组合分离设备是用多孔过滤介质材料作为水力旋流器的器壁，并在??多孔过滤介质外设置清液收集腔和过滤流出口，水力旋流器的其他各结构组成部分不??做任何改变。壁式旋流过滤组合分离设备具有结构简单、生产能力大、不易生成滤饼??并且分离精度高等优点
【参考文献】：
期刊论文
[1]液-液分离水力旋流器油滴破碎与聚并的数值模拟[J]. 吕凤霞,杨贺,袁惠新,张衍,周力. 石油机械. 2017(11)
[2]错流微滤过程中的反冲规律研究[J]. 郑博,唐晓津,毛俊义,宗保宁. 石油炼制与化工. 2017(07)
[3]海上重大溢油回收、油水分离与储运集成工艺[J]. 邹云飞,张德文,甘澍霆. 中国航海. 2017(01)
[4]微孔滤膜污染机理分析方法综述[J]. 赵子赫,卢继霞,袁晓旭,郑芳,林强. 中国粉体技术. 2017(01)
[5]基于大涡模拟方法的旋流过滤器内流场数值模拟[J]. 潘凤娟,郭雪岩,杨帆. 轻工机械. 2016(03)
[6]基于CFD的管式膜过滤过程的流体动力学研究[J]. 杜玉红,酆启胤,刘恩华,耿冬寒. 膜科学与技术. 2016(01)
[7]从青岛、大连两起输油管道爆炸事件谈陆地溢油应急处置[J]. 孙伟博,李华,蒲子芳,熊广伟,郑国栋. 环境工程. 2015(S1)
[8]自航式海上溢油回收装置研究[J]. 张乐,竺柏康,李翠翠,王东光. 工业安全与环保. 2014(11)
[9]旋流滤清器内湍动规律的研究[J]. 张贤彬,杨德武,鹿野. 化工机械. 2014(05)
[10]基于无人机技术的低空海洋溢油监测巡航路径[J]. 史一凡,孙健,胡昊. 中国航海. 2014(01)
博士论文
[1]CFD中无网格法若干关键技术研究与应用[D]. 蔡晓伟.南京理工大学 2014
[2]复杂通道中油滴的运动规律与颗粒周围剪切力场研究[D]. 倪玲英.中国石油大学 2008
硕士论文
[1]旋转剪切流强化微滤膜器的性能研究[D]. 李莹.大连理工大学 2007
本文编号：2967146
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：103 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２带过滤网式水力旋流器?
??结构如图１－２所示。通过理论分析论证，研宄者认为这种改进思路是完全可行和合理??的。??潞安矿务局科研所的张文平等人设计了如图１－３所示的旋流过滤分离器ＨＵ，其基??本结构是由过滤罩、挡尘板、圆筒形壳体等组成，主要是为了对矿井下的喷雾用水进??行净化。研究者经过研宄发现，该设备在工作时，杂质不易在过滤罩处聚集，而是大??部分都沿着筒壁沉降到了下部，因此减弱了堵塞现象。??淨齡？油?ｆ??￣Ｉ－＂４?ｒ￣－??厂?巾??ｒ－?ｌ－ｖｉ１??１?Ｉ?｜?！?＾??卜、?垃滤器??｜、过墟内？?—■尸进水孔??进料苣?ｉ?ｉ溢流口??＼ｙ?Ｖ／??齡？ｔ?ｙ??Ｊ?ｔｍ?ｉ??图１－４旋流过滤净化流程图?图１－５旋流过滤双效净水器??Ｆｉｇｕｒｅ?１－４?Ｆｌｏｗ?ｃｈａｒｔ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｄｅｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ?ｏｆ?Ｆｉｇｕｒｅ?１－５?Ｄｅｃｏｎｔａｍｉｎａｔｅ?ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ??ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ?ｈｙｄｒｏｃｙｃｌｏｎｅ?ｃｏｍｂｉｎｅｄ?ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ?ｗｉｔｈ?ｈｙｄｒｏｃｙｃｌｏｎｅ??黒龙江省密山制油厂的孙凤玲等人１｜２〗提出了如图１－４所示的旋液分离过滤器，其??主要是为了对混合油进行净化。在该装置的内部同样发生着旋流分离和过滤两个过??程，为实现连续操作，该装置还可完成反冲洗和排渣功能，因此，研究者认为该旋液??分离过滤器具有非常显著的应用价值。??鲁西化工集团股份有限公司的袁东立等人⑴］提出的旋流过滤双效净水器如图??所示，为了对循环污水进行精细化处理，该装置由两级组成，分别为一级除污旋流器??和二级除污过滤器
而被刮刀刮下的滤饼下落与进料混合后再次进行分离。研究者通过研宄发现，??该设备仍需要使刮刀旋转速度和过滤器过滤速率满足一定的匹配关系，为结构设计增??加了一定难度，因此将结构改进为图１－６?（ｂ）所示的结构［１５］。??；ｊｉ｜７?—則??、丨ｐ?義??２－＾＝ｆ—１?＼?ｆｉ??ｊ?！?Ｉ?＾?ｉ；?ａ?厂??ｉ??（ａ）?（ｂ）??图１－６旋流过滤组合器??Ｆｉｇｕｒｅ?１－６?Ｃｏｍｂｉｎｅｄ?ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ?ｏｆ?ｆｉｌｔｅｒ?ａｎｄ?ｈｙｄｒｏｃｙｃｌｏｎｅ??中油华东勘察设计研宄院的王武等人ｌ１６］设计的组合式旋风分离装置如图１－７所??示，其主要是用于轻烃的回收处理。该组合式旋风分离设备的基本结构是由旋风分离??器和过滤器两种设备组合而成的，在工作时，轻烃首先经旋风分离器完成初分，分离??后的杂质再进入过滤器进一步完成精细分离，从而使得结构非常紧凑，其中过滤器对??５ｐｍ以上的颗粒能够全部去除，从而分离精度很高。??原料气土，旋Ｍ分Ｓ器丨＃化＇滤芯???１?——三??ｎ?Ｉ?？Ｖ［??＼麵営?积液包?排污口??图１－７组合式旋风分离装置??Ｆｉｇｕｒｅ?１－７?Ｃｏｍｂｉｎｅｄ?ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ?ｏｆ?ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ?ｈｙｄｒｏｃｙｃｌｏｎｅ??（３）壁式??壁式旋流过滤组合分离设备是用多孔过滤介质材料作为水力旋流器的器壁，并在??多孔过滤介质外设置清液收集腔和过滤流出口，水力旋流器的其他各结构组成部分不??做任何改变。壁式旋流过滤组合分离设备具有结构简单、生产能力大、不易生成滤饼??并且分离精度高等优点
【参考文献】：
期刊论文
[1]液-液分离水力旋流器油滴破碎与聚并的数值模拟[J]. 吕凤霞,杨贺,袁惠新,张衍,周力. 石油机械. 2017(11)
[2]错流微滤过程中的反冲规律研究[J]. 郑博,唐晓津,毛俊义,宗保宁. 石油炼制与化工. 2017(07)
[3]海上重大溢油回收、油水分离与储运集成工艺[J]. 邹云飞,张德文,甘澍霆. 中国航海. 2017(01)
[4]微孔滤膜污染机理分析方法综述[J]. 赵子赫,卢继霞,袁晓旭,郑芳,林强. 中国粉体技术. 2017(01)
[5]基于大涡模拟方法的旋流过滤器内流场数值模拟[J]. 潘凤娟,郭雪岩,杨帆. 轻工机械. 2016(03)
[6]基于CFD的管式膜过滤过程的流体动力学研究[J]. 杜玉红,酆启胤,刘恩华,耿冬寒. 膜科学与技术. 2016(01)
[7]从青岛、大连两起输油管道爆炸事件谈陆地溢油应急处置[J]. 孙伟博,李华,蒲子芳,熊广伟,郑国栋. 环境工程. 2015(S1)
[8]自航式海上溢油回收装置研究[J]. 张乐,竺柏康,李翠翠,王东光. 工业安全与环保. 2014(11)
[9]旋流滤清器内湍动规律的研究[J]. 张贤彬,杨德武,鹿野. 化工机械. 2014(05)
[10]基于无人机技术的低空海洋溢油监测巡航路径[J]. 史一凡,孙健,胡昊. 中国航海. 2014(01)
博士论文
[1]CFD中无网格法若干关键技术研究与应用[D]. 蔡晓伟.南京理工大学 2014
[2]复杂通道中油滴的运动规律与颗粒周围剪切力场研究[D]. 倪玲英.中国石油大学 2008
硕士论文
[1]旋转剪切流强化微滤膜器的性能研究[D]. 李莹.大连理工大学 2007
本文编号：2967146
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