非尺寸因素对聚结板内油水分离性能的影响研究

发布时间：2017-10-14 17:13

  本文关键词：非尺寸因素对聚结板内油水分离性能的影响研究

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【摘要】：在工业生产中存在大量的含油污水,含油污水给人们生产生活造成了不容小觑的危害,污水处理迫在眉睫。重力分离是一种比较常见的油水分离技术,为了提高重力分离的分离效率,会在分离器中添加聚结板。PEX板是一种新型的聚结板,它的分离效果比常规的聚结板要好,但是对于PEX聚结板的尺寸因素和非尺寸因素是如何影响它的分离性能缺乏国内外的研究。因此研究非尺寸因素对PEX板内油水分离性能的影响非常有意义。通过数值模拟方法采用DPM模型研究了离散相为单一粒径的油滴在PEX板内不同速度时的分离效率,并考虑不同边界条件进行对比分析,油滴粒径分别为20μm、40μm、60μm、80μm,速度大小分别为5m/h、20m/h、40m/h、60m/h、80m/h。模拟离散相油滴粒径为Rosin-Rammler函数分布的含油水相在PEX板内的运动,并在不同速度下进行了流场分析。通过自主研发的油水分离实验装置测试了聚结板内油水的分离效率,并对实验结果和模拟结果进行了对比分析。结果表明,离散相油滴的浓度随着分离过程的进行会不断减少,且出口油滴的浓度随着流速的增大而增大;在各个速度下,油水两相的分离效率均随着油滴粒径的增大而增大,当粒径为80μm以上时即使流速增大分离效率也能保持75%以上;在各个粒径下,油水两相的分离效率均随着流速的增大而减小。实验与模拟结果随各参数变化的趋势两者保持一致,验证了聚结板数值模拟方法的可靠性。通过将数值模拟和实验测试两种方法结合起来,研究了非尺寸因素对PEX板内油水分离性能的影响,表明数值模拟方法可以用于聚结板内油水两相分离过程的研究,对于改进油水分离元件PEX板的设计和提高运行效率有参考作用。
【关键词】：聚结板 油水分离 分离效率
【学位授予单位】：西安石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X741
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 绪论8-16
• 1.1 研究背景及意义8
• 1.2 油水分离技术的种类8-13
• 1.2.1 重力分离法9-10
• 1.2.2 旋流分离法10
• 1.2.3 气浮法10-11
• 1.2.4 膜分离法11
• 1.2.5 聚结分离法11-13
• 1.3 聚结板油水分离的研究进展13-15
• 1.3.1 数值模拟研究进展13-14
• 1.3.2 实验研究进展14-15
• 1.4 课题来源15
• 1.5 研究内容和研究方法15-16
• 第二章 聚结板油水分离的机理研究16-22
• 2.1 流体低雷诺数流动特性的数学模型16-18
• 2.1.1 浅池原理17
• 2.1.2 聚结原理17-18
• 2.1.3 减小隔油池表面积的修正系数18
• 2.2 离散相液滴动力学研究18-21
• 2.2.1 油滴的浮升过程18-19
• 2.2.2 油滴的受力分析19-21
• 2.3 本章小结21-22
• 第三章 聚结板油水分离的数值模拟研究22-30
• 3.1 油水两相流数值模拟理论22-25
• 3.1.1 流动的基本方程组22-23
• 3.1.2 数值模拟方法23
• 3.1.3 离散相模型23-25
• 3.1.4 流动模型25
• 3.2 聚结板油水分离的数值模拟25-28
• 3.2.1 计算模型和网格划分25-27
• 3.2.2 边界条件27-28
• 3.2.4 流场计算方法28
• 3.3 本章小结28-30
• 第四章 聚结板非尺寸因素对其分离性能的影响30-47
• 4.1 计算工况30-40
• 4.1.1 工况一对聚结板油水分离效率的影响30-32
• 4.1.2 工况二对聚结板油水分离效率的影响32-35
• 4.1.3 工况三对聚结板油水分离效率的影响35-40
• 4.2 影响聚结板分离效率的分析40-43
• 4.2.1 油滴粒径对分离效率的影响40-41
• 4.2.2 聚结碰撞对分离效率的影响41-42
• 4.2.3 壁面的设置对分离效率的影响42-43
• 4.3 采用R-R分布进行数值模拟计算43-46
• 4.3.1 R-R分布理论43-44
• 4.3.2 R-R分布计算工况44
• 4.3.3 R-R分布下聚结板分离效率的分析44-46
• 4.4 本章小结46-47
• 第五章 聚结板分离性能的实验研究47-67
• 5.1 实验装置47-52
• 5.1.1 重力式油水分离器47-48
• 5.1.2 入口构件48
• 5.1.3 整流构件48-49
• 5.1.4 取样口49-50
• 5.1.5 聚结构件50-51
• 5.1.6 集液构件51-52
• 5.2 油水混合液的制备52-55
• 5.2.1 乳状液的研究机理52-53
• 5.2.2 乳状液的制备过程53-54
• 5.2.3 乳状液的影响因素54-55
• 5.3 实验流程及实验方案55-59
• 5.3.1 实验流程55-57
• 5.3.2 实验方案57-59
• 5.4 水中含油检测方法及标准曲线绘制59-65
• 5.4.1 紫外分光光度计原理简介59-60
• 5.4.2 测试方法60-63
• 5.4.3 标准曲线的绘制63-65
• 5.5 非尺寸因素对PEX板油水分离性能的影响65
• 5.6 油水分离实验与模拟的对比分析65-67
• 第六章 结论67-68
• 致谢68-69
• 参考文献69-71
• 附录71-72
• 攻读硕士学位期间发表的论文72-73

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