旋流式固-液-液三相分离器分离性能的研究

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1、学号：12105402常州大学硕士学位论文旋流式固-液-液三相分离器分离性能的研究研究生：李双双指导教师：袁惠新付双成学科、专业名称：化工过程机械研究方向：多相流与分离技术2015年3月Studyontheseparationperformanceofthehydrocycloneforsolid-liquid-liquidthree-phaseseparationADissertationSubmittedtoChangzhouUniversityByLiShuang-shuangChemicalProcessMachine

2、ryDissertationSupervisor:Prof.YuanHui-xinMay，2015常州大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师指导下独立进行的研究工作及取得的研究成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在论文中以明确方式标明。本人已完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权的说明本学位论文作者完全了解常州大学有关保留、使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读

3、学位期间论文工作的知识产权单位属常州大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。保密论文注释：本学位论文属于保密范围，在年解密后适用本授权书。非保密论文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。学位论文作者签名：签字日期：年月日导师签名：签字日期：年月日中文摘要目前，延迟焦化工艺过程中主要采用旋流除焦器去除水冷焦水中焦粉，然而实际生产中发现溢流出现焦粉颗粒，造成后续设备阻塞而严重影响冷焦水

4、处理系统正常运转。本课题对于类似冷焦水（焦粉、油是分散相，水是连续相）这种多相混合物的处理，在采用旋流器进行分离时，充分考虑固体颗粒的亲油性与疏水性，设计了旋流式固-液-液三相分离器，该分离器具有同轴套筒式溢流管结构，能够实现多相混合物的同时分离。本文运用理论分析、数值模拟与试验研究三种手段，对颗粒相聚集过程、流体流动特性、分离器操作及分离性能进行研究，在解决实际生产问题的同时，也为国内三相分离器的设计提供新的思路和依据。结果表明：固-液-液三相分离器内流体流动轨迹、速度分布与压力分布均与一般旋流器的流场分布相符，同轴套筒式溢

5、流管的设计能够在不改变溢流区域流场结构的情况下实现第三相的分离。分离器出口直径与出口背压对分流比均有影响。当底流背压Pu不变时，随着环形溢流背压Pw的增大，底流分率Ru和中心溢流分率Ro增大，环形溢流分率Rw减小。同样，Pw不变时，Pu增大，Ru减小，Ro与Rw增大。Pw和Pu对三个流量分率的影响方式不同，针对某一流量分率，不同的背压组合可以得到相同的值，对于Rw和Ru来说，两个背压同向增加或减小即可，而对于Ro来说，若Pw（Pu）增大，则Pu（Pw）减小。中心溢流口直径Do增大，Ro与Rw提高，而Ru降低，且Do大到一定程度

6、时，Rw增大的幅度变小，且Pw越大，表现越明显；环形溢流口直径Dw增大，Ro与Rw提高，Ru降低；底流口直径Du增大，Ro与Rw减小，而Ru增大，Du越大，Rw减小的越明显，Ru增大的越明显。试验表明，Pw和Pu对空气柱的形成和消失有影响，固定Pw，加大Pu，空气柱从底流口附近逐渐变小，直到消失，存在使空气柱消失的临界Pu，且临界Pu随Pw的增大而增大。I进料流量Qi增大，油与固相颗粒的分离效率均增大。固相小颗粒受进料流量的影响大于大颗粒，当固相粒径ds>80μm时，粒级效率几乎不变；对于油相，无论粒径大小，Qi的增大，效率的

7、增幅均很小，Qi对固相颗粒效率的影响比油相大。中心溢流分率Ro增大，油相和固相分离效率增大，Ro<0.16时，油相分离效率迅速上升到0.85左右，之后分离效率上升变慢，达到90%以后，几乎不再改变；相对于油相，固相分离效率增加不明显。Ro越大，油相和固相粒级效率越大，且大粒径油相颗粒和小粒径固相颗粒受颗粒粒径的影响越明显。与油相相比较，固相分离效率受Ro影响较小。中心溢流口直径Do减小，分离器的静压值增大；分流比相同时，切向速度的最大值变大，中心溢流管内轴向速度明显增大，径向速度波动性变强。Do对油相分离效率的影响大于固体颗粒

8、。Do减小，油相分离效率提高，固相分离效率降低。固相大粒径颗粒的粒级效率对Do变化不敏感，油相大粒径颗粒的效率对Do的变化非常敏感。环形溢流口外径Dw减小，分离器的静压值增大，径向速度波动性变强。Dw增大，油相分离效率明显提高，固相分离效率降低，不过降低的幅度很小。其分离效率