水力旋流器对含油污水分离性能的研究

摘要

水力旋流器利用离心力场进行高效旋流分离,优于重力分离设备,其内部流场相当复杂且多变,其流场在极短的时间内,经历了由切向入口管的一维流动至沿分离器内壁的三维强旋转流动的迅速转变,这使得旋流器的流场数值模拟和实验测量变得复杂。本文采用了FLUENT软件中的雷诺应力模型(RSM),对旋流器内部的这种复杂湍流运动进行了数值模拟分析,利用分块网格技术对模型进行了六面体网格划分,对旋流器内单相流动进行了数值模拟计算,根据计算结果分析了旋流器内三维速度分布规律,得到了旋流器内不同截面的压力、速度分布,并对水力旋流器内不同直径的颗粒所形成的多相流流场随时间变化的分离过程进行了三维数值模拟,得到了旋流器内直径不同的颗粒在旋流分离时追随性的分布状况。数值计算的结果与前人的实验及理论结果相互印证,并对旋流器的进一步研究具有指导意义。
　　本文对于油污水分离所用的旋流器还进行了不同结构形式对比研究,分别进行了双切向入口型、双锥段型及细长锥型的模拟分析,分析结果表明,双细长锥型旋流器对于密度差异不大的油水两相分离时,其分离效果要优于其他两种结构形式,同时,双切向入口型的旋流器内流场的稳定性及对称性最好。不同结构形式的旋流场具有双螺旋结构特征,旋流器内部的压力损失主要是集中在溢流管下端附近区域内,为了提高分离效率减少湍流,可采用对称双切向入口结构以减小循环流和短路流,对减小能量损耗具有较强的实际意义。
　　对固液分离型旋流器搭建了实验模拟系统,设计了实验方案,为进一步确定旋流器操作参数的最佳配比提供依据,同时对新型旋流器的开发及实验研究具有实际意义。

目录

封面

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪论

1.1研究背景

1.2水力旋流器的基本结构及分离原理

1.3水力旋流器的优缺点及发展趋势

1.4国内外研究现状

1.5本课题的研究内容

第2章 水力旋流器的流场特征及工作原理

2.1流体的旋转运动

2.2水力旋流器内部流体运动的基本形式[11,12,13]

2.3水力旋流器内流体运动

2.4本章小结

第3章 水力旋流器数值模拟湍流模型及算法

3.1流体计算软件FLUENT简介

3.2单相湍流模型[26]

3.3多相流模型

3.4数值计算的物理模型及计算算法

3.5本章小结

第四章 水力旋流器流场数值模拟

4.1数学模型的建立

4.2水力旋流器液相模拟结果及分析

4.3固液两相模拟结果

4.4不同结构形式模拟结果

4.5本章小结

第5章 实验方案的初步设计

5.1实验目的

5.2实验原理

5.3 实验设计图及装置组成

5.4 实验步骤

5.5 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢