串联组合型微气泡发生系统的在线测试评价研究.pdf

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1、北京石油化工学院学报第23卷第4期Vol_23NO．4JournalofBeijingInstituteof2015年12月Dee．2O15Petro—chemicalTechnology串联组合型微气泡发生系统的在线测试评价研究邵天泽，方相九，陈涛涛，孟迪，陈家庆(1．中海石油环保服务(天津)有限公司，天津300456；2．北京石油化工学院机械工程学院，北京102617)摘要：微气泡的质量决定了其在水质工程、矿物浮选工艺等领域中的应用效果，因此在投入使用前应对其粒径分布进行测试评价。借助美国Microtrac公司$3500型激光粒度仪，对国内某公司研制的“微孔管剪切+旋流

2、筛分”组合微气泡发生系统成功实施了激光散射在线测试评价研究。测试结果表明：该系统所产生微气泡粒径集中在5O～100m之间；对基于微孔介质的微气泡产生技术而言，微孔管选择较小孔径的材料有利于得到高质量的微气泡；筛分过程能够有效去除大气泡，进而影响实际输出气泡的整体平均粒径。关键词：微气泡发生；微孔介质；旋流筛分；激光散射法；在线评估中图分类号：TE992文献标志码：A微气泡广泛地应用于水质工程、生物医药度仪，笔者利用新的气泡粒径激光散射测试评工程、纳米材料工程、矿物浮选加工等诸多领域估方法对国内某公司研制的微气泡发生系统进中，气泡的粒径和密集度很大程度上决定了应行在线测试评估

3、；分析了液相流体流量、注气用效果，因此微气泡发生系统在投入使用之前量、注气压差对气泡粒径分布的影响。应对所产生气泡的质量进行测试评估。针对这1实验设备及测试评估方法一问题，国外研究人员近年来研发了椭圆偏振光散射(EPLS)、超高速微米级粒子追踪测速1．．实验设备(uH一PTV)等新技术用于微气泡粒径的测微气泡发生装置由国内某公司提供，该装置量，以便改进微气泡发生器的设计口]。在国由橇装框架部分、流体输送计量部分和3个呈并内，研究人员曾尝试采用探头法、显微摄像法、联分布的微气泡发生系统等组成，如图1所示。超声衰减谱法等手段进行微气泡粒径分布的测每个微气泡发生系统由1个管式微气

4、泡发生器和量，并取得了一些成效，但大都无法避免气泡聚1个旋流筛分器串联组成，当其中任何2个组合关并、拍摄聚焦难、气泡重叠、图像失真等现闭时，剩余1个可以正常独立工作。在进水管道象[3]。激光散射法具有测试速度快，测试范的干路上配有立式多级管道离心泵，气与水的进围宽，重复性和真实性好，操作简便等优点，近出口管道配有相应的流量计、压力表和阀门。几年开始引起国内学者的关注。管式微气泡发生器基于微孑L介质发泡机基于美国Microtrac公司$3500型激光粒理，采用内外双筒状结构的设计，外筒为碳钢管，内筒为金属微孑L管。当设备工作时，高压空收稿日期：2015-04—09气充斥着内外

5、筒之间的环空，经过微孑L渗入内基金项目：中海石油环保服务(天津)有限公司技术开发项目(项目编号：CY_HB-13-ZC一158)。筒，之后被管内轴向流动的水流剪切，形成微气作者简介．召B天泽(198O一)，男，本科，工程师，研究方向为海洋石油工程管理，E—mail：shaotz@cnooc．corn．cn；陈家庆泡与水的混合物进入旋流筛分器。筛分器可以(197o一)，博士，教授，博士生导师，主要从事油／气／水多相分将大气泡分离并从顶部排出；筛分剩余的微气离技术等方面的教学与科研工作，通讯联系人，E—mail：jiaqing@bipt．edu．cn。泡与水的混合物进人排水管道

6、。总之，每个独20北京石油化工学院学报2015年第23卷立的微气泡发生系统实质上可以称之为“微孔水流量为1．0m。／h，注气比为1O，注气压差管剪切+旋流筛分”气泡发生串联组合。为0．35MPa时，微气泡发生系统产生气泡质量最好。以此为依据，每个实验参数取5个值：清水流量取0．5、1．0、1．5、2．0、2．5m。／h；注气比取3、6、9、12Vo、15；注气压差取0．1、0．2、0．3、0．4、0．5MPa。然后采用正交实验设计软件Design—Expert8．o5进行最优设计，共25组正交实验。测试结果表明，经过筛分后，1#组合所产生微气泡粒径在56．09～129．1m

7、之间变化，2#组合所产生微气泡粒径在66．36～98．79m之间变化，3#组合所产生微气泡粒径在56．29～9O．65m之间变化。各组合在25组不同实验带压空气参数下最终得到的微气泡粒径都在发生变化，说图1微气泡发生系统工艺流程明清水流量、注气比、注气压差等会直接影响气1．2测试评估方法与实验方案泡粒径的大小。通过计算不同参数水平下气泡1．2．1测试评估方法粒径平均值的差值，可以得出测试结果影响程度气泡测试设备选用美国Microtrac公司生的排序为：清水流量>注气IcL>注气压差。产的$3500型激光粒度仪，在测