Development of a new type high-efficient inner-cone hydrocyclone

Performance of a hydrocyclone can be influenced by many factors, such as structural type, geometric parameters and operation parameters, among which the structural type plays a very important role. The separation principle of a typical hydrocyclone was introduced. Focused on a gas–liquid separation, numerical simulation of the typical hydrocyclone was carried out. The gas phase fraction distribution was analysed. It is shown that the separation effect was not satisfactory. A revising idea was thus proposed and developed step by step, so a new inner-cone hydrocyclone (ICH) was designed. The inner-cone structure was thought to provide a more stable flow field for phase separation. It functions like a gas carrier that is beneficial for radially separated gas congregating on and growing into larger gas bubbles. It also produces an upward pushing force to gas bubbles, so as to enhance the gas–liquid separation performance, although the ICH has lower inner tangential velocities than the typical hydrocyclone. Numerical simulation and experimental study verified the analysis. Pressure drop of the ICH is much lower than that of the typical hydrocyclone; and the ICH has a wider scope for the change of liquid split ratio or inlet gas–liquid ratio. Development of the ICH would provide a new thought for the design of other separators.     

水力旋流器两相湍流数值模拟研究进展

数值模拟已经成为研究水力旋流器流场理论的重要手段,论述了国内外对于水力旋流器内两相流场的数值模拟研究进展,雷诺应力模型作为目前水力旋流器流场模拟的重要模型虽然已经得到广泛应用,但仍存在很大缺陷。通过分析研究成果提出了对于雷诺应力模型的改进和完善,今后对水力旋流器数值模拟研究的重点和发展方向。     

沉降/旋流分离/气浮工艺预处理稠油废水

针对稠油废水油含量大、乳化程度高等特点,采用沉降除油/旋流油水分离/气浮工艺进行预处理。在旋流油水分离器中投加LT1#破乳剂20～30 mg/L,对油和COD的去除率分别达到83%～90%和81%～86%,整个系统对油和COD的总去除率分别达到99%和90%以上,对油的回收率80%。实际运行表明,该工艺具有处理效率高、设备运行稳定、耐冲击性能好和维护简单等特点,出水水质可以满足对稠油废水预处理的要求。     

轴向力平衡式螺杆泵井下油水分离系统设计

鉴于目前井下油水分离技术尚存不足,将井下油水分离技术与地面驱动螺杆泵采油技术相结合,设计出一套轴向力平衡式螺杆泵井下油水分离系统。介绍了系统的总体结构及工作原理,提出了轴向力平衡式螺杆泵的设计方法,给出了螺杆泵基本参数及油水分离装置结构参数的确定方法。以某油区的生产数据为例,对系统主要装置结构参数和工作参数进行了分析与计算。试制的油水分离装置室内试验结果表明,样机能够满足井下油水分离性能要求。     

α型水力旋流器的性能研究

研究以水-铬渣为实验物系,测定了α型水力旋流器和常规型水力旋流器的分级效率和压降。实验结果表明,α型水力旋流器的分级效率明显地高于常规型旋流器,分割清晰度高,其压降约为常规型水力旋流器压降的70%,具有明显的节能效果。     

井下油水分离漩流器数值仿真分析

应用计算流体力学软件FLUENT对井下油水分离器中的漩流器（核心部件）进行了三维数值模拟,在建立模型时运用RSM湍流模型和基于欧拉法的MIXTUER两相流模型。数值模拟得到了漩流器的速度场、压力场和油水相分布等数据,对井下油水分离器的设计具有指导意义,并为进一步研究漩流器分离性能提供了参考依据。     

动态水力旋流器脱油动力结构布置改进研究

动态水力旋流器是一种旋转式油水高效离心分离的新型设备。介绍了通过改进其脱油动力结构布置形式,增加了流场旋流强度,提高了分离效率。试验证明了改进后的布置方案有更好的脱油性能。     

水力旋流器提纯含滑石低品位菱镁矿实验研究

通过光薄片鉴定、XRD和化学分析等方法,对某低品位菱镁矿进行了矿石性质分析研究,确定了该矿石属于含有滑石和绿泥石的高硅高钙型低品位菱镁矿.针对该菱镁矿的性质,采用旋流器预先富集提纯.通过试验确定了旋流器底流口直径、矿浆浓度和给矿压力.在该工艺参数条件下进行试验,对得到的旋流器底流和溢流产品进行分析,底流产率为68.72％,MgO回收率为78.05％,MgO含量为41.33％,较原矿MgO含量提高了4.94％;溢流中滑石和绿泥石得到富集.为后续制备高品质菱镁矿和滑石、绿泥石提供实验依据.     

井下双级串联式水力旋流器数值模拟与实验

利用Euler-Euler法与大涡模拟相结合对井下双级串联式水力旋流器的分流特性和分离特性进行研究,并与实际实验结果相对比。结果表明：入口流量由20 m³/d增加到60 m³/d时,总分流比的范围逐渐变大,且第一、二级水力旋流器的溢流口流量之比与总分流比的变化关系是函数关系;在一定范围内,底流含油质量浓度随着入口流量的增大先减小后增大,随着总分流比的增大先减小后增大;入口流量为25~50 m³/d且总分流比为0.28~0.75时,底流含油质量分数不大于200×10^-6;数值模拟预报的分流特性与实验结果一致,预报的分离特性与实验结果存在一定差异。该模拟解决了文献[23]提出的监测模型难以用于配带双级串联式水力旋流器井下油水分离系统工况诊断的问题,并给出了井下工况调节时总分流比的推荐范围,从而可以为现场应用提供一定指导。     

水力旋流器内非牛顿流体多相流场的数值模拟

利用一种非牛顿流体黏度修正模型描述水力旋流器内高浓度矿浆的非牛顿流动特性,并结合雷诺应力模型(RSM)、混合多相流模型(Mixture)以及拉格朗日颗粒追踪模型(LPT)建立了一种适用于模拟水力旋流器内非牛顿流体多相流场的数学模型。模拟结果与报道的实验值的相对误差均在10%以内,表明了该模型的可靠性。结果表明,非牛顿流体黏度的空间分布与矿浆密度的空间分布类似。沿零轴速包络面(LZVV)的轮廓存在一个高密度环,其原因为某粒径范围内的颗粒受到的径向合力为零,颗粒群沿LZVV做高速旋转运动。分散相的空间分布取决于不同粒径的颗粒受力。对于不同粒径的单位质量颗粒,向外离心力的数值大约为向内压力梯度力的两倍左右,使得大颗粒进入下行流并在底流口收集。随着颗粒粒径的减小,总体向内且具有波动性的流体曳力呈指数增长。向内的流体曳力将部分颗粒推向轴心,经上行流逃逸,同时也增强了颗粒运动的随机性。当颗粒粒径小于一定值后,流体曳力远远大于离心力和压力梯度力,颗粒运动的随机性非常强,宏观表现为均匀分布。