构造参数与操作条件对油水旋流分离器性能影响的cfd模拟

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1、构造参数与操作条件对油水旋流分离器性能影响的CFD模拟重庆大学硕士学位论文(专业学位)学生姓名：何琴校内导师：汪昆平副教授校外导师：黄顺滨高工学位类别：工程硕士(环境工程领域)重庆大学城市建设与环境工程学院二O一五年五月CFDSimulationofParametersandOperatingConditionEffectsonDe-oilingHydrocycloneEfficiencyAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentofth

2、eRequirementfortheProfessionalDegreeByHeQinSupervisedbyAssociateProf.WangKunpingPluralisticSupervisedbySeniorEng.HuangShunbinSpecialty:ME(EnvironmentEngineering)CollegeofUrbanConstructionandEnvironmentalEngineeringofChongqingUniversity，Chongqing，ChinaMay，20

3、15中文摘要摘要本文针对日趋严重的含油废水处理问题，利用Fluent软件在较全构造与操作参数范围条件下进行油水旋流分离模拟，考察了不同构造几何尺寸与操作工况对水力旋流器内流场分布、分离性能、能耗损失的影响，进行了F型和优选型油水旋流分离器内流场特性对比，分析了旋流器内的速度场、压力场、分离性能和能耗损失。并基于操作工况的分析，就构造几何参数进行响应曲面优化，研究了结构参数最优范围及不同结构参数对油水旋流器主次影响关系，为油水旋流器的优化设计与操作提供一定的参考和依据。研究显示：①优选型较F型在低阻和高效上均获

4、得明显改善。②基于给定水量规模、油水分离器直径，进行了单因素模拟试验，考察了各类结构参数对油水旋流分离器性能的影响，分别为入口尺寸、溢流管直径及插入深度、旋流腔直径及长度、大小锥角、底流管直径及长度。油水旋流器结构尺寸的变化，不会引起速度分布规律的变化，仅会改变数值的大小，并得到不同结构参数变化对分离效率及压降的影响关系。③一定范围内，油水旋流器的分离效率先增加到达最大之后呈降低趋势，并3确定该结构的旋流器最佳处理范围为Q=5.5～6.5m/h；此外，压降与流量拟合结果2.1483为P0.0094Qi，与

5、学者研究相符。不同含油体积分数下，分流比变化对分离效率的影响趋势一致，随着分流比增大，分离效率逐渐提高。入口压力在一定范围内变化时，分离效率呈小幅度变化，压降几乎没有变化，说明入口压力对油水旋流器分离性能影响不显著。入口含油体积分数增大时，其分离效率呈下降趋势，油水分离难度增大。当油滴d>40μm时，粒径分离效率大于50%。可知，d50近似等于40μm。当油滴d＞100μm时，粒径分离效率可达到98%以上，并随着粒径的增大，不再发生明显变化。④旋流腔直径和小锥角对油水分离器分离效率影响极为显著，其他结构参数对

6、分离效率的影响相对较小。入口尺寸、底流管直径及小锥角对油水旋流分离器底流压降的影响极为显著，其他结构参数对底流压降的影响不大。此外，得到了分离效率和压降最优的组合，建立了油水旋流分离器的分离效率和压降预测模型，可以全面反映油水旋流分离器结构尺寸对分离效率和压降的影响，有助于旋流器设计的优化。关键词：CFD模拟，油水分离，水力旋流器，参数优化，流场特征I英文摘要ABSTRACTInviewoftheincreasinglyseriousproblemofoilywastewatertreatment,thisp

7、aperencompassesdevelopmentstructureparametricandoperatingconditionofdeoilinghydrocyclonebyCFDsimulation.Itaimedontheeffectofdifferentstructuresizesandoperatingconditionsonhydrocycloneflowfield,separationperformanceandenergylosseffect,andoptimizedstructurepa

8、rametersbyresponsesurface.Inthispaper,themainresultsofsimulationanalysisareasasfollow:①IthascomparedtheFhydrocyclonewiththeoptimizationhydrocycloneontheflowfieldcharacteristics,analyzedthevelocityfield