电场-旋流耦合强化多相介质分离研究进展

概述了国内外基于电场-旋流耦合场来强化非均多相分离的研究进展,并对相应强化分离方法进行分析与归纳。根据不同介质类别分别介绍了电场-旋流耦合强化液-液分离、气-固分离、气-液分离、固-液分离等多相介质分离技术、设备及工作原理,例如：动态/静态静电旋流脱水装置、静电旋风除尘器/摩擦旋风分离器、静电旋风除雾器及电动旋液分离器。总结了电场类型与分布、耦合场与液滴、颗粒作用、耦合场数值模拟方法等,为研究电场-旋流耦合强化分离多相介质提供依据。针对特殊多相介质（如黏度大、密度差小及弱/无电导率等）分离性能较差的问题,本文提出应综合考虑耦合设备的结构尺寸、操作参数及安装条件,在提高分离效率的基础上,应加强电场-旋流耦合装置运行安全性的研究以扩大耦合强化多相介质分离的适用范围。     

磁场强化非均相分离技术的工业应用进展

概述了磁场分离技术在分离多相混合介质中的研究和应用进展,对磁场分离技术的应用原理和分离优势进行了分析。根据混合相内的介质类别,分别针对固、液、气不同应用领域,介绍了磁场分离工艺在矿物精选、污水处理、气体除杂中的典型应用,并分析了相应运行工况下的磁场排布规律和介质分离特性。从组合工艺的研究视角出发,总结了磁场分离技术与气浮分离技术、膜分离技术、旋流分离技术的耦合应用现状,并分析了上述组合工艺的技术特点、运行成效。为拓宽磁场分离技术的适用范围,讨论了磁种在磁场分离工艺中的辅助应用,以强化该技术对无磁性介质的分离。     

固体颗粒密度对多相耦合油水旋流分离性能的影响

为进一步提高油田采出液油水分离效率,提出了一种多相耦合分离方法,向油水混合液中加入第3相介质固体颗粒,提高旋流器分离性能。采用离散相模型,在不同固体颗粒密度条件下,对旋流器内的固体颗粒分布等进行数值模拟分析。结果表明:加入固体颗粒可以提高旋流器的油水分离效率,最大可提高2.88%。     

水力旋流器流场特征和分级分离性能研究综述

水力旋流器利用颗粒-颗粒或颗粒-流体在旋流流场中运动行为差异实现分级分离过程,被广泛地应用于化工、冶金、矿物加工和环保等行业。在实际运行中,由于操作条件不合理或设备结构条件限制,使颗粒分级或固液分离性能无法满足应用需求,本文分析了水力旋流器的流场特征,并总结了影响旋流器分离性能的关键因素。水力旋流器内部呈现复杂的多相流场,颗粒性质、料液性质、进料条件等操作参数和旋流器的几何结构会影响水力旋流器的分离性能,实际应用中可以通过优化运行条件和旋流器的几何结构,提高旋流器的分级分离性能。     

电场与磁场在非均相分离中的应用技术综述

分别概述了在石油、化工和矿场领域中,电场和磁场在非均相分离中的应用现状和进展。首先介绍了电脱水(液-液分离、固-液分离)、电除尘(气-固分离)等技术及其原理,分析了影响其分离性能的诸多因素。例如,对于电脱水,影响因素主要包括:电场是否为匀强电场、电场强度及电场方向等;对于电除尘包括:除尘颗粒的性质、除尘器内部流场等因素。磁场作用下的非均相分离目前研究热点集中在磁力旋流器上,介绍了磁力旋流器的结构类型和特点,总结了影响分离效果的诸多因素并对旋流器内部磁性颗粒的运动状况进行了对比分析。最后对电场和磁场在非均相分离中的应用技术进行了系统的论述;对促进分离效果的措施进行了总结和归纳;并展望了该项技术未来的发展趋势和研究热点。     

液-液水力旋流器分离效率深度提升技术探讨

为解决微小粒径分散相分离效率不高,制约水力旋流器分离效率深度提升的问题,本文以液-液水力旋流器为分析对象,在总结已有理论及研究成果基础上,分别从影响旋流分离效率的关键物理因素,包括分散相在旋流场内的停留时间、分散相粒径、分散相距轴心旋转半径、分散相切向旋转速度以及旋流分离工艺系统五个方面出发,首先对已有提升旋流分离效率的水力旋流器串联工艺、分散相粒径聚结器、小直径旋流分离器及增强切向速度的动态水力旋流器等技术措施进行分析总结,并在此基础上提出了促进旋流分离效率深度提升的新型技术方案,为液-液两相以及固-液、气-液、气-液-固等多相混合介质的高效旋流分离器设计及系统优化提供一定理论及技术支撑。     

旋流器在国内油田现场的应用状况

旋流器是将具有一定密度差的液-液,液-固,液-气等两相或多相混合物在离心力的作用下进行分离。具有分离效率高,体积小,占地少,便于撬装,无运动部件等特点。本文介绍旋流器在国内油田现场的应用情况,说明旋流器在各项应用上的前景及待改进的地方。     

压载水旋流器结构因素对分离性能影响分析

随着全球贸易和船舶运输的发展,压载水对环境的影响越来越大。水力旋流分离设备是压载水净化的重要固液分离设备。本文使用计算流体力学,建立数学模型模拟压载水旋流分离过程,模型包括多相湍流雷诺应力模型RSM、处理气液界面的自由表面多相流动模型VOF、处理固体颗粒运动规律的离散相模型DPM。通过数值模拟计算柱段长度、底流口直径和溢流口直径这几个关键因素对旋流器内部流场和分离效率的影响,获得了各个因素对分离效率的影响规律：柱段长度变化对旋流器分离效率的影响不大;底流口直径对旋流器压力降的影响不明显,但对分流比的作用比较大;溢流管直径的增大有助于降低能耗和增大溢流口流量,但随着溢流管直径的增大,分级粒度变大。这些规律为高效旋流分离净化压载水奠定了基础。     

固-液/气-液多相耦合热控技术应用研究进展

相变热控技术具有设备性能可靠、质量轻、耗能低等优点,在工业和学术界受到广泛关注。利用固-液相变恒温吸热和气-液相变超高导热特性,可实现多相耦合的高效储热传热过程。本文针对固-液/气-液多相耦合热控技术提出多相耦合概念,以典型相变材料和热管耦合系统为切入点,首先介绍相变及多相耦合的工作原理,归纳了两者之间的典型耦合方式：相变材料分别置于热管蒸发段、冷凝段、绝热段,或热管整体嵌入相变材料作为导热骨架;然后着重评述了目前国内外多相耦合热控技术用于电子器件冷却和电池热管理领域的研究进展,并对其他领域（如蓄热/冷）的应用现状进行总结;最后从材料改性、器件耦合、系统协同等角度提出当前面临的问题和未来发展方向。     

气-液-固磁稳定床研究进展

综述了气-液-固磁稳定床的研究进展,涉及流体力学特性、传质过程、返混与扩散等.兼有固定床和流化床优点的磁稳定床具有压降低,传质系数高等优点,已在石油、化工及环境等领域获得了应用.指出今后应加强气-液-固磁稳定床的传热特性与传热机理、传质机理、流场模拟技术、固相摆动速度及其对流动、传热和传质的影响、局部流动稳态与瞬态性能、工业反应器用磁场发生装置优化设计的研究.     

旋风分离器进出口结构改进的研究进展

旋风分离器作为一种重要的气固分离设备,广泛应用于化工、环保等重要领域。由于其结构上的可设计性,世界上越来越多的研究者投入到旋风分离器的结构改进研究开发中。文章综述了国内外近几年对旋风分离器进气口、排气口和排尘口等结构改进的研究进展,为新型旋风分离器的研究提供了有价值的信息。此外,应用计算流体动力学技术优化旋风分离器的结构来降低研究成本是值得重视的。     

颗粒负荷对小型旋风器性能影响的模拟分析

为探究颗粒负荷对小型旋风器内气固两相流动的影响，基于雷诺应力模型（RSM）和欧拉-欧拉方法的混合流模型（Mixture）进行气体-颗粒、颗粒-颗粒的相间耦合计算。采用粒径为0.5～5μm的颗粒组在40L/min、60L/min和80L/min的入口流量下模拟0~3kg/m³的5种不同颗粒浓度工况，通过对比旋风器内纯气相流场和颗粒负荷流场的不同，研究了颗粒的存在对流场的影响；探究了入口流量和浓度变化对旋风器内分离效率和压降特性的影响。基于模型有效性验证的数值模拟结果表明：较高颗粒浓度负荷使旋风器内的气相流场发生显著变化。随着入口流量的增大，旋风器的分离效率先增大后减小，压降呈非线性增大。随着颗粒浓度的增大，旋风器的分离效率逐渐增大，压降先减小后增大。     

旋风分离器的选型计算

旋风分离器是指采用离心沉降的原理对气流中所含固体颗粒或液滴进行分离的设备,工业中一般采用标准旋风分离器的结构比例参数进行旋风分离器的设计,通过实际项目中选用的旋风分离器的具体数据,总结出进行旋风分离器选型计算所需要的参数、所采用的具体计算方法和步骤。     

内锥式三相旋流分离器分离性能研究

采用Fluent软件对内锥式三相旋流分离器的内部流场进行模拟研究,分析了分离器的分离机理,在理论方面验证了使用该分离器对气液固三相进行分离的可行性.此外,通过室内实验研究明确了不同操作参数(包括入口流量、气液比和分流比)对分离效果的影响,并总结出了该结构尺寸分离器的最佳操作参数范围.     

旋风分离器分离性能的数值模拟与分析

以XLPB-5.0和XCX-5.0两种旋风分离器为原型,采用CFD软件对这两种旋风分离器进行了流场与分离效率的数值模拟,初步探讨了入口蜗壳形式与芯管结构对分离效率的影响。模拟结果显示:旋风分离器内流场呈各向异性分布特点,切向速度是影响分离效率的首要因素,径向速度的存在会造成"流场短路"现象,使轴向速度呈不对称分布,导致分离效率的降低。轴向速度与径向速度的共同作用促使颗粒在旋风分离器内做螺旋运动;XLPB-5.0和XCX-5.0的分离效率分别为92.55%和94.96%,与实验结果基本吻合,且不同芯管参数下XCX型的分离效率比XLPB型高;螺旋式入口蜗壳(XCX-5.0型)对旋风分离器上部流场的影响相比直流式入口蜗壳(XLPB-5.0型)复杂;对于两种旋风分离器,随着芯管直径的增大,分离效率逐渐变小;随着芯管深度的增大,分离效率先增大后减小。     

Numerical and experimental study on the effect of solid particle sphericity on cyclone pressure drop

The continuous flow inside cyclone separator is usually simulated by solving the Reynolds averaged Navier–Stokes equations in Eulerian reference frame whereas the dispersed phase is modeled using Lagrangian approach. Although these methods have had a remarkable success, more advanced ideas are needed to model particulate phase in cyclones, especially the non-spherical shaped particles. Numerical simulation is verified with experimental results for the gas-solid flow in a cyclone separator. Reynolds Averaged Navier–Stokes equations (RANS) employing the RNG-based k–ε turbulence model are used to simulate the gas phase. 3-D particle tracking procedure is used for the solid phase. Three different equations for the drag coefficient are utilized in the numerical modeling to acquire more understanding of the behavior of non-spherical particles in cyclones. Computations resulted in the difference of pressure between the inlet and exit of the cyclone, and results are compared with experimental data. Experiments included measuring the separation efficiency of different shapes and sizes of particles. The results indicate that the CFD simulation can effectively reveal the pressure drop behavior as well as separation efficiency of gas-non-spherical particle flow in cyclone.     

新型扩散式下排气气固分离器实验研究

通过分离效率的测定和三维粒子动态分析实验,研究了扩散式下排气气固分离器的分离流阻、流场分布、分离效率等,从而达到降低扩散式气固分离器的阻力,提高分离效率的效果。分离器内部的各种设计,如上导流锥高度的确定、下导流锥的倾角、排气管高度等均为提高气固分离器的效率和降低阻力,从实验可以看出该气固分离器对于30μm粒径的粗灰的分离效率很高,能达到95％以上,从实验综合比较效率和阻力选择了一最优方案。     

旋风分离器分离效率影响因素分析

采用ANSYS-FLUENT数值模拟,分析了旋风分离器内压力分布和流场速度分布,对比不同气速和不同圆柱直径对旋风分离器分离率的影响。结果表明：旋风分离器的分离效率在一定范围内会随着气速的增大而增加,达到一定值后分离效率会降低;针对一种新型旋风筒结构,将其圆筒直径从5.8 m减小到5.0 m,旋风分离器的分离效率提高。     

环流式旋风除尘器内流场的数值模拟

采用 CFD 模拟软件 Fluent 6.2 提供的雷诺应力模型(RSM)对环流式旋风除尘器内的流场进行了数值模拟研究.并与热线热膜风速仪实验测试结果进行了比较.模拟结果与实验结果基本吻合.结果表明:环流式旋风除尘器特殊的流路设计,避免了内外旋涡的相互干扰,增强了旋转速度,规整了流形,减小了强湍流对性能的影响,消除了旋风除尘器易产生的短路流和二次返混,提高了除尘效率,降低了设备的压降.通过对影响除尘器性能的局部涡进行分析,为进一步优化结构提供了参考依据.     

旋风分离器有无灰斗对气相流场动态特性的影响

旋风分离器底端的排尘口依据气固分离工艺的要求分别采用有灰斗或无灰斗结构。但灰斗是否存在对旋风分离器内部流场影响的研究尚显不足。为此，采用热线风速仪对排尘口有灰斗和无灰斗的旋风分离器气相流场的切向速度进行了测量。结果表明旋风分离器内旋转流具有较强的不稳定性，表现为瞬时切向的速度低频高幅值波动变化。灰斗的存在进一步导致了排尘口附近瞬时切向速度的强烈波动。通过对瞬时切向速度的频谱分析表明，有灰斗结构的旋风分离器瞬时切向速度有2个主频，分别是存在于整个空间的全空间主频和出现在锥体下端排尘口附近区域的局部主频。无灰斗结构的旋风分离器仅有1个全空间主频。全空间主频是气体旋流中心围绕旋风分离器几何中心摆动造成的，而局部主频是灰斗气体回流造成的。灰斗气体回流主频与全空间旋转流摆动的主频叠加形成了锥体下端排尘口附近区域瞬时切向速度的2个主频。