化学驱污水旋流处理设备流场及系统可靠性分析

论文摘要

利用数值模拟技术研究新结构液-液水力旋流器内流体的流动规律,可以进一步掌握其分离机理,提高对新结构液-液水力旋流器的认识,为旋流器的结构优化及选型奠定基础,为设计出处理含聚污水的水力旋流器提供有益的参考。本文应用Fluent软件,分析了旋流器的速度场及压力场特性分布,并分析了改变大锥角和小锥角对速度场、压力场以及分离效率的影响,为旋流器的改型优化设计提供理论参考。对于压力场分布规律的掌握,有助于对整个旋流分离系统的可靠性进行分析和分配。而且要根据压力降的大小来选择入口增压泵的规格,压力降越大,对增压泵可靠性的要求就越高。通过数值模拟,优化设计出了新型液-液水力旋流器,对其内部流场及分离性能进行了模拟。结果表明新结构旋流器可以提高对含聚污水的处理效果。同时,针对颗粒相对液-液水力旋流器的磨蚀情况进行了研究,确定了旋流器磨蚀较严重的部位。旋流器是旋流分离系统中的主要设备之一,其可靠性的高低直接影响整个系统的可靠性。通过对新结构旋流器的实验研究,进一步证明了所设计的新型样机对处理含聚污水的明显效果,以及通过模拟对旋流器进行优化设计的可行性。研究了流量、分流比以及溢流口直径对分离效率的影响。并对新型样机在实验中所存在的问题进行了分析,在此基础上进行了改进。针对旋流分离工艺系统流程建立系统可靠性分析模型,将旋流分离系统简化为串联系统,进行了可靠性分析,并阐述了改善系统可靠性的措施。通过对旋流分离系统可靠性的分析,可以进一步掌握系统中各设备的可靠度以及整个系统的可靠性,对系统中各设备的选取和正常运行以及提高系统的可靠性都具有重要的意义。本文工作为进一步研究液-液水力旋流器的分离机理、分离特性及结构优化设计提供一定的理论基础和借鉴。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 创新点摘要
• 前言
• 第一章 旋流器湍流数值计算模型的选取
• 1.1 基本控制方程
• 1.2 湍流模型
• 1.2.1 湍流模型的选取
• 1.2.2 雷诺应力模型
• 1.2.3 离散相模型
• 1.3 网格划分
• 1.4 离散格式及压力插补的选取
• 1.4.1 离散格式的选取
• 1.4.2 压力插补的选取
• 1.5 SIMPLE 算法
• 1.6 本章小结
• 第二章 水力旋流器的变参数模拟
• 2.1 物性参数及初始计算条件
• 2.2 压力场分布规律
• 2.2.1 压力降的分布
• 2.2.2 轴向压力分布
• 2.2.3 径向压力分布
• 2.3 速度场分布规律
• 2.3.1 切向速度
• 2.3.2 轴向速度
• 2.3.3 径向速度
• 2.4 改变锥角对压力降的影响
• 2.5 改变锥角对速度场的影响
• 2.5.1 切向速度
• 2.5.2 轴向速度
• 2.5.3 径向速度
• 2.6 改变锥角对分离效率的影响
• 2.7 模拟结果与实验结果的对比
• 2.7.1 流量对压力降的影响
• 2.7.2 分流比对压力降的影响
• 2.8 本章小结
• 第三章 Ⅰ型水力旋流器的模拟分析
• 3.1 Ⅰ型水力旋流器单体结构设计
• 3.2 流场特性分析
• 3.2.1 压力分布
• 3.2.2 速度分布
• 3.2.3 油相浓度分布
• 3.2.4 Ⅰ型旋流器的密度分布
• 3.3 磨蚀及沉积分析
• 3.3.1 离散相边界条件
• 3.3.2 磨蚀及沉积函数
• 3.3.3 旋流器磨蚀的影响因素
• 3.3.4 腐蚀与磨损的交互作用机理
• 3.3.5 旋流器磨蚀及沉积分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 旋流分离工艺系统可靠性分析
• 4.1 旋流分离工艺系统流程
• 4.2 系统可靠性分析模型
• 4.2.1 模型的建立
• 4.2.2 系统可靠性度量指标
• 4.2.3 旋流分离系统的可靠性分析
• 4.2.4 旋流分离系统的可靠度分配计算
• 4.2.5 改善系统可靠性的措施
• 4.3 本章小结
• 第五章 分离特性模拟实验及结构改进分析
• 5.1 实验研究
• 5.1.1 流量对分离效率的影响
• 5.1.2 分流比对分离效率的影响
• 5.1.3 溢流口直径对分离效率的影响
• 5.1.4 油田含聚污水实验
• 5.2 模拟结果与实验结果的对比
• 5.2.1 流量对分离效率的影响
• 5.2.2 分流比对分离效率的影响
• 5.3 实验结果分析与探讨
• 5.4 Ⅱ型水力旋流器的设计
• 5.5 流场特性分析
• 5.5.1 流体迹线
• 5.5.2 压力分布
• 5.5.3 速度分布
• 5.5.4 油相浓度分布
• 5.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 发表文章目录
• 参加项目
• 致谢
• 详细摘要