含聚浓度对油水旋流分离器的影响研究

发布时间：2020-07-01 02:30

【摘要】：本文介绍了含聚浓度对油水旋流分离器影响的研究背景、目的及意义,阐述了聚合物的引入对油水两相旋流分离的重要影响。基于聚合物水溶液的流变特性,确定了具体的研究手段及方法。实验配置了浓度为0~5000mg/L的聚丙烯酰胺水溶液,开展了流变特性测试,基于流变特性选用幂律流体模型对特征参数进行回归分析,最终得到了不同浓度的流变方程。选用螺旋导流式旋流器为研究对象,采用PIV流场测速技术对聚合物浓度为0(清水)时的锥段处速度场进行测试,并与模拟值进行对比分析,验证了RSM湍流模型的适用性。采用Solidworks、Gambit和Fluent软件完成了旋流器流体域的创建、网格划分和网格独立性检验。根据测试得到的流变方程对连续相流场的计算进行了修正,对0~5000mg/L浓度下旋流器内黏度分布、剪切速率分布、速度场(切向速度、轴向速度、径向速度)变化、压力分布及能量损耗情况进行了详细的分析。基于连续相流场的计算,选用DPM模型进行了油水两相流的模拟,研究了单颗粒油滴的运动轨迹、运动速度(各方向分速度、合速度)受聚合物浓度的影响规律,并对大颗粒数目油滴的分离效率进行了统计,最后开展了不同油滴粒径的影响分析。采用高速摄像技术、含油浓度分析等手段开展了0~5000mg/L聚合物浓度下旋流器的分离特性试验,对旋流器内的油水两相分布场实现了可视化,得出了实际操作中旋流器的分离效率、压降损失随聚合物浓度的变化规律。同时将数值模拟与试验结果进行了对比分析,观测了理论与实际分离性能的差异。
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TE93
【图文】：

流变曲线,聚合物水溶液,流变曲线

其水溶液具有一定的流变特性，剪切应力与剪切速率之间为非线性函数关系；流变特性曲线如图1.1 所示[6]，随着剪切速率的增大，流体的黏度呈现下降趋势。（a）剪切应力曲线（b）表观黏度曲线图 1.1 聚合物水溶液流变曲线当油水混合液加入聚合物后，其影响旋流分离最直观的因素就是黏度的上升，聚合物浓度越高时溶液黏度越大，很多学者[7]针对不同介质黏度的旋流场进行了研究，但忽略了聚合物水溶液流变性的影响。并且水力旋流器内的流动是复杂的油水两相流动，远比单相流动复杂，而描述两相流动的主要问题在于油滴相。油滴在旋流场内运动规律的研究主要为迁移轨迹、聚结破碎和动力学分析三个方面，通过对不同含聚浓度条件下旋流场中离散相油滴运动规律的研究和分析，确定油滴在旋流场内的运动特性，可以从根本上掌握水力旋流器的分离机理，为合理确定水力旋流器的结构参数和运转参数提供理

井下油水分离,旋流器,径向

结构是一种利用离心分离技术实现介质分离、分级的设备，具有结构备体积小、易于运行维护等优点，被广泛应用于选煤、采矿、石发电及水处理等行业[8,9]。根据所分离的介质类型可分为固-液、、固-固和三相分离旋流器，当旋流器中主要介质为液体时被称为Morse 于 1886 年发明了第一台用于除尘的旋风分离器[11]；随后请了第一台水力旋流器专利用于水的清洁[12]，Bretney 的旋流器主，污水从顶盖切向进入，经锥段加速，在离心力的作用下重质相出，轻质相水从中心溢流口排出。20 世纪 60 年代开始，旋流器olman 和 Thew[13-15]将常规的圆柱状旋流腔与双锥结合用于典型的和底流管的设计有助于稳定流场，旋流腔处开设圆周等距的切向损失。Trawinski[16]、Duijn 等[17]先后开展了实验研究，使常规旋了工业上的广泛应用。截至目前，常用的除油水力旋流器结构如口较单入口更好的稳定了流场，双锥结构对于油水两相的分离具

【参考文献】