试析旋流分离水中柴油的实验研究及过程模拟

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1、华中科技大学硕士学位论文旋流分离水中柴油的实验研究及过程模拟姓名：雷琼申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：朱康玲20090528华中科技大学硕士学位论文摘要随着水资源的紧张和环境条件日趋恶化，污水处理问题被高度地重视。旋流器是一种利用两相流的密度差，在离心力场中将分散相从连续相中分离出来的一种设备，其结构简单、无相对运动部件，具有分离效率较高、价格低廉、操作维修方便等优点，因此在含油污水处理过程中显示出广泛的应用前景。为了提高含油污水的分离效率，本文研究了影响分离效果的各种因素，同时应用CFD-FLUENT软件对旋流器中的传质分离过程进行了模拟。主要研究内容为：（1

2、）实验研究了进口流量和分流比对压降的影响。随着进口流量Q的增大，底流i口压降∆p也增大；分流比与压降比呈线性关系，压降比随分流比的增加而增大。d（2）通过正交实验和相应的单变量实验，确定最佳的主要结构参数为：溢流口直径为4mm，溢流管伸入长度为22mm。（3）实验研究了主要操作参数对分离性能的影响。在最佳的结构参数、原料中油的质量浓度为0.5%，及分流比为0.85，进口流量在700L/h～850L/h范围内，有较高的分离效率，达到90%左右。（4）实验探索了离心分离和筛网聚结两种方法的耦合分离效果.通过对筛网目数及层数的实验研究表明，在旋流器底流出口处加6层120目的筛网

3、时，可使分离效率增加16%左右。（5）运用CFD-FLUENT软件，对旋流器中的传质过程和动量传递过程进行了理论研究，得到了关于压力分布、速度分布、粒径分布图及粒子运动轨迹的云图等。分析其变化规律，全方位反映出了旋流器流场各主要参数之间的耦合关系。通过对模拟结果和实验结果的对比分析，提出了旋流器的优化方案。关键词：油水分离；数值模拟；水力旋流器；FLUENT；I华中科技大学硕士学位论文AbstractWiththewaterresourcesshortageandenvironmentalconditionsdeterioration,theissueofsewagetr

4、eatmenthasbeenattachedgreatimportance.Throughdensityvariationofthetwophaseflow,thediscontinuousphaseisseparatedfromthecontinuousphaseincentrifugalforcefield,whichistheprincipleoftheequipmenthydrocyclone.Oil-waterseparationhydrocycloneissimpleinstructure,withoutrelativemotioncomponents,and

5、hasthefollowingadvantages:higherseparationefficiency,lowprice,easyoperationandmaintenance,etc.Soawideapplicationprospectisshowedintheprocessofsewagetreatment.Inordertoimproveseparationefficiency,variousinfluencefactorsofseparationefficiencywerestudiedintheexperiments,andthemasstransferpro

6、cesswassimulatedwithcomputationalfluiddynamics(CFD).Themainresearchcontentsareasfollows:(1)Theinfluenceofimportingflowcapacityandthesplitrateonpressuredropwasstudied.Withtheimportingflowcapacityincreasing,thepressuredropofunderflowisalsoincreasing.Itpresentsthelinearrelationshipbetweenthe

7、splitrateandpressuredropratio,thepressuredropratioincreaseswiththeincreaseofthesplitrate.(2)Throughtheorthogonalexperimentsandthesingle-variableexperiments,thebeststructuralparametersofhydrocycloneweredetermined:overflowdiameter4mm,overflowlength22mm.(3)Theinfluence