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离心力场中液—液两相传递过程的实验研究和数值模拟

离心力场中液—液两相传递过程的实验研究和数值模拟

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文集编号: 2014081305352

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文档介绍

油和水都是国民经济和人民生活中不可替代的资源,随着国民经济的发展,全球性能源危机日渐加剧,以及环境污染的日益严重,油水混合物分离问题受到广泛的重视。旋流式离心分离的方法由于离心力场强度远大于重力场强度,分离速率和效率较高,设备体积小,结构简单,同时避免了化学处理法对水和油资源的二次污染等优点,在各行各业显示出越来越广泛的应用前景。但是目前该法主要是用在对水中脱油的研究,而油中除水的研究则处于初始阶段。针对这种情况,本文以柴油—水为实验物系,从实验和数值模拟两方面对离心力场中液-液两相的传递过程进行了研究,尤其是油中脱水的情况。主要研究内容为:(1)实验研究了两相组成对混合物黏度和相状态的影响,确定了含水量为33 %时为转相点,对应混合物黏度最大。在含水量低于33 %的范围内,油为连续相,水为分散相,随着油中含水量的增加,混合物的黏度也增大。在含水量大于33 %的范围内水为连续相而分散相为油,混合物的黏度则随含水量的增大而下降。(2)通过正交实验,对离心分离器结构参数进行了优化,确定最佳的结构参数为:溢流口直径2mm、底流口直径3.5mm,溢流管长度22mm。(3)实验研究了主要操作条件对分离性能的影响,在最佳的结构参数、原料中水的体积浓度为8.832%,及分流比为0.75时,进口流量在550 L/h~700 L/h范围内,有较高的分离效率,达到85%左右。(4)首次探讨了旋流器内构件对液-液旋流器分离效果的影响,当加实心棒时效果显着,分离效率可达到90%左右,并使原料中含水浓度从8.3%降至1%以下。(5)对液液两相的质量传递过程和动量传递过程进行了理论研究,使用CFD—Fluent软件,通过合理的选择数学模型和正确的设定边界条件,结合流体力学中的旋转流、组合涡理论以及旋流器相关理论和试验结果,对实验条件下的油中除水型旋流器进行了内部流场的数值模拟。在模拟结果、试验结果及理论分析的基础上,提出了实验设备的优化方案。

文档标签: 水力机械
贡献者

林碧兰十品草民

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