非尺寸因素对聚结板内油水分离性能的影响研究

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。

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第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 油水分离技术的种类

1.3 聚结板油水分离的研究进展

1.4 课题来源

1.5 研究内容和研究方法

第二章 聚结板油水分离的机理研究

2.1 流体低雷诺数流动特性的数学模型

2.2 离散相液滴动力学研究

2.3 本章小结

第三章 聚结板油水分离的数值模拟研究

3.1 油水两相流数值模拟理论

3.2 聚结板油水分离的数值模拟

3.3 本章小结

第四章 聚结板非尺寸因素对其分离性能的影响

4.1 计算工况

4.2 影响聚结板分离效率的分析

4.3 采用R-R分布进行数值模拟计算

4.4 本章小结

第五章 聚结板分离性能的实验研究

5.1实验装置

5.2油水混合液的制备

5.3实验流程及实验方案

5.4 水中含油检测方法及标准曲线绘制

5.5 非尺寸因素对PEX板油水分离性能的影响

5.6 油水分离实验与模拟的对比分析

第六章 结论

致谢

参考文献

附录

攻读硕士学位期间发表的论文