水力空化机理及处理油田污水实验研究

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1、中国石油大学（北京）硕士学位论文水力空化机理及处理油田污水实验研究姓名：冯高坡申请学位级别：硕士专业：机械设计及理论指导教师：董守平;李清方20080501 摘 ���������������������������������琲�����������������������������������������．������������������．���������������������������，�����������������������������，����琽�� �——气核内气体的分压，�；�饱和蒸汽的压强，�；�—

2、—压强系数；�!V亓�铀俣萲∥�；�尽!W芸字艹び胱芄�髅婊�谋戎担琁��～：万——孔板厚度，�；�一管路液体流量，�／�；��!A魈宓拿芏龋琸∥�； 空化是指在液流中由于压力的突然变化而产生气泡暴发和溃灭的过程。空化是一种非常复杂的流体动力现象，是液体所特有的。当流场中某处的局部压力低于该处液体的饱和蒸汽压力时，不仅溶在液体中的气体会逸出，而且液体也开始汽化，在液体中形成许多由空气和蒸汽组成的空泡，这些空泡被液体流挟带着到达高压区时溃灭。空泡初生、长大和溃灭的整个的影响因素，从而将水力空化技术成功地应用于油田污水处理，不仅对 厚

3、等在石油钻头或钻杆上增加了一个附加的水力空化射流装置，以便在井底产生空化射流，用来直接或辅助机械破岩，提高钻井速度�。刘峰等利用水力空化射流装置处理乳化含油废水，其射流空化发生器是阶梯状渐缩式����禾�用数值模拟的方法研究了水力空化中气泡流的动力特性，用 根据模拟结果，提出了一些关于水力空化装置有效设计和大型化方面的建������虯����又利用非线性连续混合模型对文丘冬等通过水力空化孔板装置对�水溶液的分解反应检测了水力空化的化学效应，分析了实验装置的几何特性、水力学特性及溶液浓度等对空化强化效应的影响¨�。��年，张晓冬等利用

4、亚甲基蓝为捕捉剂，通过分光光度法间接测定了水力空化产生的羟基自由基，分析了管路上游压力、液体温度、空化作用时间等宏观参数对自由基产量的影响，以及自� ����栈�氤粞趿:瞎ひ战到庥吞镂鬯瓹�的实验研究� 水力空化机理及诱发的物化效应点时才发生。�呶潞统��．�������鹊悴��鰈� ��气核、空化数与空化初生�设�J埂按克�逼苹档淖畲罄�αΓ籵为“纯水”的表面张力系数，效距离。则平衡方程为：����������痬�超过���霰曜即笃�沽�。� 表��水的极限抗拉强度��痬�特殊处理的“纯水”才可以承受拉力，自然界中的水却只能承受很

5、大的压力。了水的抗拉强度，水体很容易被“拉断”而发生空化现象。空化是由于液流系统中的局部低压使液体蒸发而引起的气核爆发性生长的现象，因此低压和气核的存在是产生空化现象的两个必要条件。可是，液体中存在气核是与通常的物理概念相矛盾的。假如一个球状泡悬浮于液体中，则泡内外压强的平衡关系为：�’．��仃一表面张力系数。� 流体压强，核内的气体慢慢通过泡壁扩散而逐渐溶解，最后气核消失，从以上分析可以得到如下结论：大气核因浮力作用上升至水面而逸出，小气核则由于气体的不断溶解而溃灭，称为气核悖论，但实际上，却观察到液体中气核的持久悬浮。关于气核悖

6、论目前仍无法正确解释。现有的核子理论在很大程度上带有臆想性，由核子发展成为空化的过程还只是推测。但是，不假设气体核子的存在，就不能设想水体中在某种低的临界压强下会出现空化，因此就不得不再假定核子具有一系列附加特性，以保证它们能够存在于水中，并处于稳定动平衡状态。隙，这样，液面平衡时应存在下列关系：�—�� 图��气体．蒸汽空腔在憎水性裂缝内的稳定作用渐增加，将使�Ｔ龃蠖�饔赺平衡值。当达到扩散平衡时，接触角将仍趋于�＃�鳵��。因此，可以看出，不管处于哪种情况，微小空穴�春俗�将永远处于缝隙之中。哈维的这种模式可以解释观察到的所有空

7、化现象，也无须再假设一些不可能有的水的性质，并有很多实验数据�誰：���于��年进行的较大规� 一般来讲，无空化发生并忽略雷诺数的影响时，该值取决于物体的形通常认为空化所产生的空泡内部充满水蒸汽，泡内压强应为饱和蒸汽 水越不易空化；％越大，�越小，水流越容易空化。初生；��旧湎叻ǎ豪�盟�肟张荻匝旧湎叩奈�漳芰�床饬靠栈�跎���由于实际工程应用中，初生空化数的离散度较大，重复性差，通常采 �．�式中：尸一液体抗拉强度：其它符号同前。空化数有以下几个方面的意义�牵��判断空化初生和衡量空化强度。 液体图��液体中球状空泡示意图质量守

8、恒定律，则有： ��一’，，�艘籰，��粅�躭��一‘���西＼� 仃”������比������将��瑃��／�，���／�，带入式�—��褪����，并联立⋯～简写为：掣�芡���等足壶����』尘羔尘二型：尺泛�际����� �