重力式油水分离器内流动特性的数值模拟研究

发布时间：2021-06-20 18:44

　　重力式油水分离器在油水分离领域具有非常广泛的应用,如何根据具体工况选择合适的波纹板填料以及波纹板的具体搭建方式都是在充分研究波纹板内部流场的前提下进行的。本文结合实验和计算流体力学方法对交错搭置的波纹板内部流场进行研究,探究了流场的分布特性和影响因素。通过自主搭建的实验装置,对油水分离器分离效率、进口和水相出口油滴粒径变化规律进行研究。实验结果表明,随着进口流量的增加,重力式油水分离器的油水分离效率逐渐降低,在波纹板上开孔可以提高油水分离效率并使水相出口处大油滴数量减少;在较低进口流量下,重力式油水分离器对粒径在16 μm以上的油滴具有明显的分离作用;随着进口流量的增大,水相出口中粒径在16 μm以上的油滴数量所占总油滴的份额先增大后减小而后继续增大。在模拟验证的基础上,应用Fluent计算流体力学软件对油水分离器内部流场进行数值模拟研究。模拟结果表明,在无孔波纹板折角处会形成流动死区;开孔波纹板内的小孔可减少流动死区范围。在无孔波纹板中,流道内沿程压降呈阶梯状上升趋势;在开孔波纹板中,小孔可减弱板折角对沿程压降的影响。利用离散相模型对油滴浓度分布研究发现:开孔波纹板内油滴浓度较低,在... 

【文章来源】：华东理工大学上海市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及现状
    1.2 油水分离方法
        1.2.1 水中油滴的存在状态
        1.2.2 常用油水分离方法
    1.3 影响水中油滴运动的因素
        1.3.1 油滴间的相互作用
        1.3.2 油滴形状的影响
        1.3.3 流场分布的影响
        1.3.4 内环流的影响
        1.3.5 壁面的影响
    1.4 聚结填料简述
        1.4.1 聚结填料种类
        1.4.2 油滴聚结过程概述
    1.5 波纹板聚结分离器研究现状
        1.5.1 波纹板油水分离器技术进展
        1.5.2 影响波纹板聚结分离器分离效率的因素
        1.5.3 波纹板研究中数值模拟方法的应用
    1.6 CFD基本理论简介
    1.7 本文主要研究内容
第2章 重力式油水分离器实验研究
    2.1 实验方案介绍
    2.2 实验装置介绍
        2.2.1 整流构件的选择
        2.2.2 油水分离器介绍
        2.2.3 波纹板聚结构件
        2.2.4 实验操作条件与实验介质
    2.3 实验测试与分析方法
    2.4 分离效率的影响因素
        2.4.1 板高对分离效率的影响
        2.4.2 进口流量对分离效率的影响
    2.5 油滴粒径的影响因素
        2.5.1 进口流量对油滴粒径的影响
        2.5.2 开孔率对油滴粒径的影响
    2.6 本章小结
第3章 重力式油水分离器数值模拟研究
    3.1 控制方程与模型选择
        3.1.1 控制方程
        3.1.2 湍流模型
        3.1.3 多相流模型
    3.2 计算模型的验证
        3.2.1 几何模型和网格划分
        3.2.2 边界条件及求解器设置
        3.2.3 网格的无关性验证
        3.2.4 模型可靠性验证
    3.3 波纹板内部流场分布
        3.3.1 无孔波纹板内部流场分布
        3.3.2 开孔波纹板内流场分布
    3.4 波纹板压降的影响因素
        3.4.1 流量对压降的影响
        3.4.2 开孔率对压降的影响
    3.5 波纹板内油滴浓度分布
    3.6 油水两相界面的影响因素
        3.6.1 开孔率对油水分离的影响
        3.6.2 进口流量对油水两相界面的影响
    3.7 本章小结
第4章 结论与展望
    4.1 结论
    4.2 展望
参考文献
致谢
附录


【参考文献】：
期刊论文
[1]油水分离技术[J]. 吴应湘,许晶禹.  力学进展. 2015(00)
[2]板间距和倾角对波纹板分离性能影响的数值模拟[J]. 樊玉光,张立峰,袁淑霞,林红先.  石油化工设备. 2015(02)
[3]聚结滤芯的结构和材料分析[J]. 高智芳,刘进立,王笃金,方保华,董侠,邵伟光.  液压与气动. 2015(01)
[4]督脉隔药灸治疗恶性肿瘤化疗后白细胞减少45例临床观察[J]. 张影,罗银星,蔡小平,胡皓.  中药与临床. 2013(05)
[5]波纹板内流场模拟计算分析[J]. 王力群,倪玲英,郑亚文,张洋洋.  化工机械. 2013(02)
[6]水力旋流器内部流场模拟分析与PIV验证[J]. 许妍霞,唐波,宋兴福,李树民,孙泽,于建国.  华东理工大学学报(自然科学版). 2013(01)
[7]开孔波纹板油水分离器在不同结构参数下的数值模拟[J]. 倪玲英,张洋洋,郭长会.  化工机械. 2013(01)
[8]三维空间液滴运动模型[J]. 张谨奕,薄涵亮,孙玉良,王大中.  清华大学学报(自然科学版). 2013(01)
[9]波纹板填料的流体力学性能[J]. 张敏革,王雷,聂凡,崔岳峰,李鑫钢.  化工进展. 2012(11)
[10]波纹板表面流体流动特性的数值模拟[J]. 孙凤丹.  现代化工. 2012(01)

博士论文
[1]波形板汽水分离器的理论与实验研究[D]. 李嘉.华中科技大学 2007

硕士论文
[1]油水重力分离过程两相流动数值模拟研究[D]. 张杰.中国石油大学(华东) 2014
[2]重力式油水分离器性能的数值模拟[D]. 侯先瑞.大连海事大学 2011
[3]波纹板聚结器流动特性的数值模拟[D]. 张海涛.天津大学 2007
[4]规整填料单元内流场的LDV测量及其小波分析[D]. 李莹珂.天津大学 2006
[5]重力式油水分离器中的流体力学研究[D]. 张李.天津大学 2005



本文编号：3239730