基于除油型水力旋流分离器内部流场的数值计算

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1、大连理工大学硕士学位论文除油型水力旋流分离器内部流场的数值计算姓名：李振国申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：赵宗昌20020301摘要尽管水力旋流器的结构简单，但是由于其内部流动为强旋转的湍流流动，使常用的湍流模型不再适用。因此，本文采用各向异性k一￡模型及SIMPLE(Semi—Imp]iCitMethodforPressure—LinkedEquations)算法对水力旋流器内流场及压力降进行了数值模拟，分别考察了溢流比、进料流量及溢流管几何尺寸等对压力降的影响，并把得到的数值计算结果与实验值比较，证明本文的计算结果是可以接受的。另外，本文用颗粒轨道模型计算了进入

2、水力旋流器的油漓颗粒运动轨迹，在此基础上，得出了水力旋流器的分离效率曲线。并考察了油滴直径、进料流量及溢流比的变化对分离效率的影响。关键词：水力旋流器；湍流模型：分离效率；数值计算；压力降AbstractInspiteofitssimplicityinconstruction，thefluidflowinthehydrocycloneisstronglyswirlingturbulentflow．TraditionalturbulencemodelsareunsuitableTheflowfieldandpressuredropsinthehydrocyclonewereca

3、lculatednumericallybasedOnthek一8modelmodifiedforanisotropyandSIMPLEalgorithmTheeffectsofoperatingparameterssuchassplitratioandfeedflowrateonpressuredropwereanalyzed．Thecalculateresultswascomparedwiththoseobtainedinexperiment．ItVCLISfoundthatthecalculationresultwasacceptable．Inaddition，thetr

4、ajectoriesofoildropletsenteringthehydrocyclonewerecomputedbyusingtheParticleObitmodel．Therebytheseparationefficiencyofthehydrocyclonecanbeobtained．Theeffectsofoperatingparameterssuchassplitratioandfeedflowrateonseparationefficiencywereanalyzed．Keywords：hydrocyelone；turbulentmodel；separation

5、efficiency；numericalcalculation；pressuredrop除油型水力旋流分离器内部流场的数值计算0前言水力旋流器是利用流体在旋转腔内高速旋转所产生的强离心力场来实现有一定密度差且不互溶物系分离的离心沉降设备。与传统的分离设备相比，水力旋流器具有体积小、重量轻、结构简单、分离效率高、无运动部件、安装维修方便、成本低等优点。对油水体，旋流器分离性能不高的主要原因是：1．油水密度差远小于液固密度差，因此在同样条件下，分散相所受到的离心推动力就小得多。2．流体的高速旋转所产生的剪切力及湍流脉动会造成分散相液滴的破碎，这就限制了流体的入口速度不能太高，因而

6、也就限制了离一6力场的进一步加强。因此，降低流场的湍动程度，减小剪切应力，增加流体在旋流器中的停留时间无疑是提高油水分离效率的重要措施，这就需要对旋流器的结构做进一步的研究与改进。流体力学是分析水力旋流器内部流体流动的有效的研究手段。通过求解流体力学的基本方程，模拟水力旋流器内部的流动，可以较全面地反映水力旋流器内部的流动状况，找出影响分离效率的主要因素，节省进行真实的物理实验所花费的人力物力。由于水力旋流器内部流动是强旋转流动，在其中各点均表现很强的湍流各向异性，这一湍流各向异性使得常用得k—e模型不再适用。本文采用修正的k—e模型——各向异性k—e模型模拟了水力旋流器内的

7、流动，数值计算结果表明，这一模型可以较好地反映水力旋流器的强旋转流动的特点，得到的速度分量、压力值与实验值符合较好。并以此为基础，采用两相流理论，用颗粒轨道模型计算了进入水力旋流器的不同直径油滴在水力旋流器内的运动状态。一睦垄型杰垄壁亟坌塑壁由塑亟堑箜塑堡丛曼——1文献综述1．1概述承力涎滚嚣懿基本嚣爨器基疆设诗静獾密有一百多年了。最拐在选矿窝采矿工业中获褥应用，后来又逐渐应用于化学工业、石油工业、轻工、环保、食品、医药、纺织等许多工业部门之中。常见的旋流分离是固一液旋流分离和固一一气旋流分离，嚣渡一液