化学驱污水旋流分离实验研究及设备可靠性分析

论文摘要

针对化学驱含油污水黏度大、乳化程度严重、乳化油浓度增加、难生物降解的特点,设计了新型水力旋流器——微孔注气式旋流器,利用该旋流器对化学驱含油污水进行处理。本文利用FLUENT软件来模拟两相流旋流器的内部流场,阐述两相流旋流器的分离机理。在此基础上,分析说明微孔注气式旋流器的分离机理,并对油气复合体进行了受力分析。理论分析发现采用微孔注气式旋流器实现高效油水分离是可行的,再借鉴前人的经验,设计出了微孔注气式旋流器的样机。通过大量的实验研究,研究微孔注气式旋流器的各项性能,进一步确定分流比、气液体积比、溢流口尺寸及注气部位等参数。并将其与未注气的旋流器即常规液-液水力旋流器进行对比,对比发现微孔注气式旋流器的分离效率要高,且小锥段注气优于大锥段注气,而小锥段的A1段注气为最佳注气部位。同时对微孔注气式旋流器进行了可靠性分析,对其最薄弱环节——微孔管进行了详细分析,主要从整体变形、堵塞及腐蚀等方面进行研究。通过扫描电镜检测发现,孔隙内并未出现堵塞现象,但存在一定的变形,这并不影响气体的注入。微孔管在使用中的腐蚀现象比较严重,所以应定期进行扫气冲洗及清除油污,以减小微孔材料被残留油污腐蚀。影响微孔管可靠性最大的因素是微孔管的整体变形,发生整体变形后旋流器内的流场随之发生改变,这将大大影响流体的离心分离,所以一定要在设计及制造上保证微孔管的强度及精度,减少由于安装过程所产生的微观变形问题,以保证水处理质量。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 创新点摘要
• 前言
• 第一章 微孔注气式旋流器的分离机理研究及结构设计
• 1.1 水力旋流器的分离原理
• 1.2 两相流分离机理的数值模拟
• 1.2.1 基本方程的建立
• 1.2.2 模型简化及网格划分
• 1.2.3 边界条件的处理
• 1.2.4 迭代计算与收敛
• 1.2.5 流体迹线
• 1.2.6 油相浓度分布
• 1.2.7 压力场分布特性
• 1.2.8 速度场分布特性
• 1.3 微孔注气式旋流器的分离机理
• 1.4 油气复合体径向受力分析
• 1.4.1 离心力
• 1.4.2 浮力
• 1.4.3 斯托克斯阻力
• 1.4.4 径向运动方程
• 1.4.5 切应力
• 1.5 油气复合体轴向受力分析
• 1.6 微孔注气式旋流器结构设计
• 1.6.1 主体结构设计
• 1.6.2 入口设计
• 1.6.3 溢流口设计
• 1.6.4 材料选用
• 1.7 本章小结
• 第二章 微孔注气式旋流器大锥段实验研究
• 2.1 实验目的
• 2.2 实验方案
• 2.3 实验系统简介
• 2.3.1 主要设备说明
• 2.3.2 实验样机
• 2.3.3 实验工艺流程
• 2.3.4 实验介质条件
• 2.4 实验步骤
• 2.5 特征参数
• 2.5.1 分流比
• 2.5.2 分离效率
• 2.5.3 压力降与压降比
• 2.5.4 气液体积比
• 2.6 大锥段注气的研究
• 2.6.1 分流比对分离效率的影响
• 2.6.2 气液体积比对分离效率的影响
• 2.6.3 压降比与分流比之间的关系
• 2.7 本章小结
• 第三章 微孔注气式旋流器小锥段实验研究
• 3.1 小锥段全注气
• 3.1.1 分流比对分离效率的影响
• 3.1.2 气液体积比对分离效率的影响
• 3.1.3 入口流量的影响
• 3.1.4 溢流口尺寸的影响
• 3.1.5 大、小锥段注气和未注气的对比
• 3.2 小锥段1/3 分段注气研究
• 3.2.1 分流比的影响
• 3.2.2 气液体积比的影响
• 1、A₂、A₃ 段注气对比'>3.2.3 A₁、A₂、A₃段注气对比
• 3.3 小锥段2/3 段注气研究
• 3.3.1 分流比的影响
• 3.3.2 气液体积比的影响
• 3.4 小锥段分段注气对比
• 3.5 现场采出污水室内实验研究
• 3.5.1 小锥段全注气
• 1 段注气'>3.5.2 A₁段注气
• 3.6 本章小结
• 第四章 微孔注气式旋流器的可靠性分析
• 4.1 研究可靠性的意义
• 4.2 微孔管的可靠性分析
• 4.2.1 微孔管材料的颗粒排列
• 4.2.2 微孔管的变形情况研究
• 4.2.3 微孔管的堵塞及腐蚀情况
• 4.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 发表文章目录
• 致谢
• 详细摘要