重力式油水分离器中的流体力学研究

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1、天津大学硕士学位论文重力式油水分离器中的流体力学研究Y8{8311ResearchontheHydrodynamicsofaPrimaryOil／WaterSeparator(申请硕士学位)学科专业：作者姓名：指导教师：丝堂王程韭奎筮堂医天津大学化工学院二零零五年一月摘要CFD(计算流体力学)方法用于油水分离过程模拟是一项新技术，它可以模拟油水分离器内部流场的流动特性和油滴上浮的轨迹，从而为设计和优化油水分离器的结构，预测油水分离的效果提供有效的手段和方法。本文以重力式油水分离器作为CFD模拟的研究对象，主要从流场的稳定性和油滴在流场

2、中的运动轨迹两个方面对其进行了研究。首先，本文利用CFD模型模拟了油水分离器内部挡板、五种典型的入口构件、以及具有不同参数的孔板稳流构件对流场稳定性的影响，并对不同构件的影响作出了比较和分析。发现出口处挡板的安置应考虑其对流场均一性的影响：在不需要强调预分离效果的时候应优先考虑使用类似下孔箱的进口形式；而采用单孔板作为稳流构件的时候，孔隙率应在20％左右；采用双iL板时，两板距离不应超过100mm，否则效果不会比单板好。同时，本文建立了反映该过程简化的物理模型和流体力学模型，并对油水分离过程进行了流体力学模拟。该模型在分散相(油相)含

3、量较小的情况下，用单相的水来代替油水混合物，得到的模拟结果良好。另外，本文在对油滴上浮理论分析的基础上，进行了重力式油水分离器油滴上浮运动轨迹的模拟。在模拟的过程中考查了油滴粒径分布、流速大小、颗粒群等因素对油水分离效果产生的影响。在此基础上，进一步得到了流场的矢量图和油滴上浮的运动轨迹，模拟结果表明随着流速的增加和油滴粒径的减小都会使油水分离效果显著地下降。最后，对模拟结果和实验数据进行了对比，结果本文运用CFD模拟计算得到的模拟结果与实验结果吻合良好。关键词：油水分离CFD模型流动特性重力式分离器流体力学ABSTRACTCFDis

4、anewtechnologyusedinanalyzingtheoil／waterseparationprocess．EffectivemethodsareprovidedbyCFDtodesignandoptimizethestructures，valuetheflowcharactersoftheflowfield，andpredicttheeffectsoftheseparation．TheaimWaStoresearchontheprimaryoil／waterseparationprocess．Theuniformityof

5、theflowfieldandthetracksoftheoilparticlesweretheresearchfocuses．Firstly,severaldifferentconfigurations，suchasthebaffles，thedifferentinlets，andtheporousbaffles，weresimulatedtovaluetheirinfluencesontheflowfield．Then，theinfluencesoftheseconfigurationswerecomparedandanalyze

6、d．Andthefollowingconclusionswereachieved．Somefactswerefoundthatdueattentionshouldbefocusedonthepatternofthebafflesneartheoutlet；thedownboxwithholesinletshouldbefirstconsideredwhentherevcasnoneedtoemphasizethecapacityoftheseparationoftheinletconfiguration；a20％freeareapor

7、ousbafflegavebetteruniformitycomparedtobaffleshaving5，15，and30％freeareas；andtWObaffleswerenomorebeneficialthanasinglebaffleunlesstheywerespacedcloserthanlOOmmapart．Inthesimulationprocess，thephysicalandfluiddynamicmodelsweresetupandsimplified，andsomegoodresultswereachiev

8、ed．Basedonthemodels，goodresultscouldbeachievedbysubstitutingthewaterforthemixturewhenthedispersedphaseWaSonlya