重力式油水分离器内流动特性的数值模拟研究

• 作 者: 梁龙
• 出 处: 华东理工大学
• 发表日期: 2018年01期
• 关键词: 波纹板 数值模拟 开孔率 流场分布 油滴浓度

重力式油水分离器在油水分离领域具有非常广泛的应用,如何根据具体工况选择合适的波纹板填料以及波纹板的具体搭建方式都是在充分研究波纹板内部流场的前提下进行的。本文结合实验和计算流体力学方法对交错搭置的波纹板内部流场进行研究,探究了流场的分布特性和影响因素。通过自主搭建的实验装置,对油水分离器分离效率、进口和水相出口油滴粒径变化规律进行研究。实验结果表明,随着进口流量的增加,重力式油水分离器的油水分离效率逐渐降低,在波纹板上开孔可以提高油水分离效率并使水相出口处大油滴数量减少;在较低进口流量下,重力式油水分离器对粒径在16 μm以上的油滴具有明显的分离作用;随着进口流量的增大,水相出口中粒径在16 μm以上的油滴数量所占总油滴的份额先增大后减小而后继续增大。在模拟验证的基础上,应用Fluent计算流体力学软件对油水分离器内部流场进行数值模拟研究。模拟结果表明,在无孔波纹板折角处会形成流动死区;开孔波纹板内的小孔可减少流动死区范围。在无孔波纹板中,流道内沿程压降呈阶梯状上升趋势;在开孔波纹板中,小孔可减弱板折角对沿程压降的影响。利用离散相模型对油滴浓度分布研究发现:开孔波纹板内油滴浓度较低,在开孔波纹板后油滴浓度分布集中。利用混合物模型对油水两相界面研究发现:开孔波纹板内小孔为油相的跨层浮升提供通道;油水两相界面范围随着开孔率的增大先降低后缓慢升高,在开孔率0%波纹板后取得最大,开孔率10%波纹板后最小;油水两相界面范围随着进口流量的增大而增大。