錯流過濾式水力旋流器的結(jié)構(gòu)優(yōu)化及性能研究.pdf

1、隨著我國對海洋石油資源開發(fā)利用的力度不斷加大，海上溢油事故頻繁發(fā)生，如果不能快速、高效地對溢油進(jìn)行處理，就會對海洋生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。為提高溢油處理過程中油水分離的快速性和高效性，同時使整個處理工藝更加簡單緊湊，本文研究了一種新型油水分離設(shè)備——錯流過濾式水力旋流器。該設(shè)備集旋流、過濾為一體，并且在分離機(jī)理上起到相互促進(jìn)的作用，功能也由單一化轉(zhuǎn)向多元化。因此，開展對錯流過濾式水力旋流器的研究對海上溢油快速高效處理具有很高的工程實(shí)用價值

2、，而目前已有研究工作的重點(diǎn)集中在設(shè)備用于含油污水處理的可行性方面，對于結(jié)構(gòu)及操作參數(shù)的優(yōu)化目前還鮮有涉及。
　　為對錯流過濾式水力旋流器的結(jié)構(gòu)設(shè)計提供理論依據(jù)，本文首先對常規(guī)雙錐型水力旋流器的內(nèi)流場粒徑分布進(jìn)行了數(shù)值模擬研究。采用CFD-PBM（群體平衡模型）數(shù)值模擬后發(fā)現(xiàn):在常規(guī)雙錐型水力旋流器內(nèi)，當(dāng)入口流量超過一定值(本論文模型為1.5m3/h)后，油滴顆粒的平均粒徑不再增大反而減小;隨著油相黏度的增加，油滴顆粒的破碎和聚結(jié)效

3、果都將減弱;同時聚結(jié)效果隨溢流分流比的增加而降低。該結(jié)論與已有實(shí)驗研究所得結(jié)論吻合，模擬方法可靠。
　　然后基于錯流過濾的基本結(jié)構(gòu)方案和常規(guī)雙錐型水力旋流器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，確定了錯流過濾式水力旋流器的初步結(jié)構(gòu)，進(jìn)而采用響應(yīng)曲面法對關(guān)鍵結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，最終確定了錯流過濾式水力旋流器的最優(yōu)結(jié)構(gòu)參數(shù)。通過對優(yōu)化后結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn):錯流過濾式水力旋流器多孔過濾材料內(nèi)外存在一定的壓力差，且液體在透過多孔過濾材料時壓力變化呈現(xiàn)較好的線性關(guān)系;入

4、口流量、入口油滴粒徑、黏度均對錯流過濾式水力旋流器的底流口油水分離效率有明顯影響，而對過濾流口油水分離效率影響不大。
　　通過將錯流過濾式水力旋流器和與其結(jié)構(gòu)參數(shù)完全相同的常規(guī)雙錐型水力旋流器進(jìn)行對比后發(fā)現(xiàn):在尾管段內(nèi)，常規(guī)雙錐型水力旋流器的壓力在邊壁處達(dá)到最大，而錯流過濾式水力旋流器的壓力在距離邊壁有一段距離的時候達(dá)到最大，然后開始減小;錯流過濾式水力旋流器內(nèi)各截面的最大切向速度均小于常規(guī)雙錐型水力旋流器;錯流過濾式水力旋流器的