气携式液-液水力旋流器分离机理及特性研究

摘要

气携式液-液水力旋流器是在常规液-液水力旋流器的基础上开发的一种新型高效的离心分离设备。它具有体积小、处理能力大、有效浮选粒度下限小以及浮选速度快等优点。自问世以来受到了许多学者及工程师的青睐。 本文通过机理分析、数值模拟及工程试验等方法对气携式液-液水力旋流器的分离机理及流场特性进行了研究。 数值模拟部分利用流体动力学软件FLUENT，以雷诺平均N-S方程为控制方程，以RNGk-ε模型为湍流模型，基于控制体积法，应用SIMPLE算法，通过对控制方程中相关参数的修正，对气携式液-液水力旋流器内部流场进行了分析。通过数值计算得到了旋流器内部流场的速度分布特性、压力分布特性、湍动能及其耗散率分布特性规律。 采用混合模型对多相流动进行处理。计算得出油-气-水三相流场的分布规律和分离特性。从数值模拟的轴向剖面油相浓度分布图与大锥段横截面径向速度来看，水相与油-气复合体较大的径向速度差异是气携式液-液水力旋流器高效快速地完成油水分离的主要原因，这与理论分析的结果是一致的。 为了验证数值计算结果，对气携式液-液水力旋流器进行了分离特性实验，即室内实验与油田现场试验。试验结果表明，气携式液-液水力旋流器较常规液-液水力旋流器在相同工况条件下油水分离效率将提高10﹪左右，入口注气时可获得95.7﹪的分离效率，底流出水中含油浓度降到25.7mg/L，这与数值模拟结果也相吻合。 本文工作为进一步研究气携式液-液水力旋流器的分离机理、流场特性及结构优化设计提供一定的理论和经验。

目录

文摘

英文文摘

第一章 概述

第二章 气携式液-液水力旋流器分离机理研究

第三章 数值模拟与改型设计

3.1问题的提出

3.2气液两相流研究概况

3.3计算方法综述

3.4气携式液-液水力旋流器油-气-水混合流场的数值模拟

3.5原型旋流器样机油-水两相数值模拟结果分析

3.6改型设计的气携式水力旋流器多相流场数值模拟结果分析

3.7本章小结

第四章 室内实验研究

第五章 油田现场试验研究

结论

致谢

附录

参考文献