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新型固—液水力旋流器结构设计及分离性能研究

蒋巍

  水力旋流器自20世纪80年代末开始在国内出现,是一种离心分离装置,是利用不互溶介质间的密度差而进行离心分离的。在20世纪60年代旋流器发展成为主要的处理设备,用于矿砂的筛选及分级等。 近二十年来,水力旋流器的用途也由主要进行固-液分离扩展到不互溶介质的液-液分离、液-液-固分离及气-液-固三相分离等。我国许多油田也在积极地进行水力旋流器的试验与应用于采油废水的固液分离和油水分离的研究,并已显示出良好的前景。由于水力旋流器内部液流高速旋转产生的离心加速度为重力加速度的几百倍以上,因此可极大改善处理效果,降低后续处理难度。尽管对旋流分离技术的研究不断深入,但将水力旋流器用于细小颗粒分离仍处于探索和发展阶段。目前,含油污泥的处理一直困扰着各大油田,研究出高效的细颗粒分离水力旋流器成为一种很有潜力的研究方向。 本论文结合油田生产实际情况,设计和制造几组固-液水力旋流器样机,在室内实验台对固-液水力旋流器进行分离性能的研究,并在实验中对旋流腔长度、锥度、溢流口直径及溢流管伸入长度等相关部件结构参数进行优选。在实验的基础上,通过对实验数据的整理,结合理论分析,确定合理的结构方案,同时分析了流量 Qi、分流比F 对压力降Δp 的影响,确定合理的操作参数。利用 Fluent 流体动力学软件,针对新型固-液水力旋流器的主体结构形式,基于 Standard k- e 模型对内部流场的压力分布、速度分布和流体流动情况进行了模拟分析。同时在大庆油田开展了水力旋流器用于分离细颗粒的现场实验研究工作。通过现场实验来验证所设计的新型固-液水力旋流器具有良好的分离性能。实验表明,该型旋流器在颗粒粒径小、密度差低等不利条件下,仍可获得较为理想的处理效果,在处理量为 3.48m3/h 时,分流比为 10%,脱水率可达 92%以上。 本课题对这部分工作的研究将为新型固-液水力旋流器的应用奠定一定的基础,从而拓宽了固-液水力旋流器的应用领域(如用于除泥),这将为固-液分离用水力旋流器性能的提高、使这一技术在油田现场的推广应用、提高油田开采的经济效益做出贡献。……   
[关键词]:固液分离;水力旋流器;细颗粒;结构设计;分离性能;脱水率
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:大庆石油学院2005年