水力旋流器油水分離及液滴破碎數(shù)值模擬研究.pdf

1、油水分離水力旋流器是現(xiàn)代石油化工行業(yè)中的一種重要的通用型分離設(shè)備，而旋流分離過程中的液滴破碎使油水分離效率大大降低，這一現(xiàn)象引起了學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注，是油水旋流分離技術(shù)的發(fā)展及其推廣應(yīng)用中必須解決的一個(gè)關(guān)鍵問題，具有重要的理論意義和實(shí)踐價(jià)值。
　　本文首先從理論上對(duì)該分離器內(nèi)的單液滴受力進(jìn)行分析，分析總結(jié)湍流中液滴破碎機(jī)理及液滴破碎的主要數(shù)學(xué)模型。
　　利用雷諾應(yīng)力模型（RSM）和混合模型（Mixture）模擬了油水分離水力旋

2、流器在進(jìn)口油滴粒度分別為5μm、10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、60μm時(shí)的內(nèi)部油相體積濃度分布，研究了油滴粒度對(duì)分離效率等參數(shù)的影響，并將已有的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和本文的模擬進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證了模擬得到影響規(guī)律的一致性，即分離效率隨著進(jìn)口油滴粒度的增大而增大；本次模擬同時(shí)獲得了油水分離水力旋流器的速度分布、壓力分布、湍動(dòng)能分布規(guī)律，符合水力旋流器內(nèi)速度、壓力、湍動(dòng)能的典型分布，另外模擬結(jié)果顯示進(jìn)口油滴粒度對(duì)速度、壓力及湍動(dòng)能分布影

3、響較小，而對(duì)油相體積分布影響較大。
　　在兩相湍流場(chǎng)數(shù)值模擬的基礎(chǔ)上，運(yùn)用k-ε湍流模型和流體體積模型（VOF）對(duì)分散相液滴破碎過程進(jìn)行數(shù)值模擬探索，為模仿近似旋流器內(nèi)部流場(chǎng)特點(diǎn)，選用了一個(gè)90°圓弧通道這一幾何模型進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，分析液滴破碎的影響因素，選取了油滴的相對(duì)初速度和直徑來分析對(duì)破碎過程的影響，同時(shí)分析了兩個(gè)無量綱參數(shù)（Re和We）對(duì)液滴破碎的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，韋伯?dāng)?shù)對(duì)液滴破碎起促進(jìn)作用，韋伯?dāng)?shù)越大，液滴越容易破碎；雷諾數(shù)