同向出流气液分离器流场分析及结构参数优选

为解决常见的气液分离器气相出口含液量大和管汇连接复杂等问题,提出了一种新型同向出流式气液旋流分离装置。该装置能有效降低气相出口的液相含量,主要针对其不同结构参数开展了数值模拟及试验研究,并完成了结构参数的优选。研究结果表明:影响气相运移速度及分离性能的最佳内锥角度为2°,最佳进气孔角度为30°,最佳脱气效率模拟值为96%;随着内锥角度的增大,气相溢流管内的轴向速度呈先上升后下降的规律,内锥角度为2°时,轴向速度最大达到0.58 m/s;随着进气孔角度的增大,气相溢流管内的轴向速度基本呈上升规律,进气孔角度为30°,轴向速度最大达到0.60 m/s;优化后的气液分离器结构适用于含气体积分数区间为15%~30%,最佳分离效率为92.6%。研究结果可为同向出流气液分离器的工程应用提供理论指导。     

采出液含砂对井下油水分离器壁面磨损的影响

目前针对轴入式结构旋流器磨蚀方面的研究相对较少。鉴于此,基于Fluent中的离散相模型(DPM),针对采出液含砂对同井注采工艺中轴入式井下油水分离器壁面磨损情况,进行数值模拟分析。分析结果表明:在井下油水分离器的螺旋流道内最大磨损位置发生在方位角108°~144°范围内,且随着入口流速的增加,壁面磨损率逐渐增大;当砂相粒径小于0.30 mm时,旋流器壁面磨损率受粒径影响较大,砂相粒径大于0.30 mm时,壁面磨损率受粒径影响较小;同时砂相质量分数在0.1%~3.0%范围内,随着采出液含砂量的增加,旋流器壁面磨损率逐渐增大。研究结果可为轴入式井下油水分离器的现场应用提供参考。     

适用于超低进液量的微型水力旋流器结构优化

针对超低进液量条件下油水旋流分离精度难以保障问题,提出了一种微型水力旋流器结构。借助3D打印技术试制微型水力旋流器样机,开展室内分离性能测试。基于Plackett-Burman设计对影响旋流器分离性能的主要结构参数进行显著性筛选,得出了结构参数对底流口含油浓度影响的显著性排序。结合最陡爬坡设计与响应曲面法,对显著性较高的结构参数与底流口含油浓度间的数学关系模型进行构建,基于最小二乘法对模型进行求解,确定出可提高分离性能的结构参数最佳匹配方案。对初始微型水力旋流器结构及优化结构开展不同分流比、处理量以及含油浓度条件下的分离性能对比实验,实验得出优化后结构在溢流分流比为30%,处理量为1.0 L/min,含油浓度为2%时质量效率最高,达到99.85%。优化后旋流器的分离性能明显高于初始结构,实验结果验证了响应面设计优化方案的准确性,同时也证明了设计的微型水力旋流器在超低进液量条件下油水分离的高效性。     

硫酸锌对紫外线造成的角朊细胞氧化损伤及胞内抗氧化酶活性的影响

目的探讨硫酸锌对B段紫外线(Ultraviolet radiation B,UVB)造成的角朊细胞(Keratinocytes,KC)氧化损伤及胞内抗氧化酶活性的影响。方法取新生Wistar大鼠背部皮肤,采用中性蛋白酶和胰蛋白酶联合消化,经贴壁培养获得高纯度角朊细胞,在含10%FBS的L-DMEM+F12培养液中扩增培养。将细胞随机分为UVB组、加锌组和正常对照组,UVB组用15W的UVB进行照射,加锌组与50μmol/L硫酸锌共孵育24h后进行照射,正常对照组不照射。照射后24h收集各组细胞,进行氧化损伤指标(MDA、OH-、O2-)及胞内抗氧化酶(SOD和GSH)活性测定。结果 UVB组细胞MDA、OH-和O2-水平显著高于正常对照组(P<0.05),加锌组显著低于UVB组(P<0.05);UVB组细胞SOD和GSH水平显著低于正常对照组(P<0.05),加锌组显著高于UVB组(P<0.05)。结论硫酸锌可拮抗UVB对角朊细胞造成的氧化损伤,并提高胞内抗氧化物酶的水平。     

水力聚结器结构参数优选

为了增强水力旋流器对小粒径油滴的分离性能,基于旋流分离原理提出一种可通过增大油滴间碰撞机率使小油滴碰撞聚结的水力聚结器结构.借助正交试验方法对水力聚结器的主要结构参数进行优化设计,利用Euler-Euler模型与群体平衡模型(Population Balance Model,PBM)相结合的方法,开展水力聚结器结构参数对油滴分布特性及聚结性能的影响研究,得出聚结器内油滴粒度分布聚结性能受结构参数变化的影响规律,并获得了最佳的结构参数配比.结果 表明:水力聚结器对油水混合液中的油滴呈现出了较好的聚结效果,聚结器的聚结内芯底径D3、锥段长度L4、出口管长度L5均会对聚结器内油滴粒径分布产生影响,且各参数对聚结性能影响显著性由高到低为D3＞L4＞L5.优化得出最佳结构参数配比方案为C3A2B2(L4=600mm、L5=100mm、D3=10mm),最佳结构参数条件下混合液中油滴粒度分布在25 ～ 55 μm时,经水力聚结器聚结后油滴粒度分布均值增加到524.7 μm,较初始结构聚结后的平均粒径增加了48.56％.     

轴入式两级串联旋流器分离性能研究

基于计算流体动力学软件Fluent,采用雷诺应力模型,以轴入式两级串联旋流器为研究对象,模拟分析了不同处理量和分流比条件下旋流器的分流特性和分离特性。模拟结果表明:处理量在2.40~7.20m~3/h范围内变化时,旋流器的分离效率随处理量的增大逐渐升高,处理量大于4.80m~3/h时,分离效率增幅缓慢;分离效率随分流比的增大呈先增加后减小的趋势,最佳一级分流比为20%,最佳二级分流比为15%。由现场分离性能实验可知最佳处理量为4.80m~3/h,最佳分流比为35%,实验结果与模拟结果吻合良好,验证了模拟结果的准确性。     

基于响应面法的同向出流旋流器结构参数优化研究

基于响应面(Response Surface Methodology,RSM)方法,以同向出流水力旋器为研究对象,以结构参数为输入变量,以底流口含油浓度为响应目标,分析旋流器分离效率随各结构参数在一定范围内的变化情况。完成不同结构参数对旋流器分离性能影响的局部灵敏度分析,同时基于多项式模型构建结构参数与响应目标间的回归方程,进而拟合出最佳的结构参数及分离效率。采用方差分析方法对回归方程进行灵敏度及精度分析,同时加工旋流样机对模型预测出的最优结构进行室内试验验证。结果显示回归方程具有较高的精度及灵敏度,预测出的旋流结构分离效率为96.58%,比初始结构效率升高了4.45%,与试验结果一致。充分验证了所得回归方程以及预测结果的准确性。     

超重力水力聚结分离器流场分析与性能评估

采用离散相模型以脱油型水力旋流器为研究对象,分析了不同粒径油滴粒子在旋流场内的运移轨迹,得出随着粒径的增大旋流器的粒级效率逐渐升高。基于油滴运移轨迹设计了一种水力聚结旋流分离装置,可在旋流分离前端通过水力聚结使小颗粒油滴聚并成大颗粒油滴,进而增强旋流分离性能。开展室内试验对水力聚结分离器的分离性能和适用性进行验证。结果表明:粒径在100～900μm范围内随着油滴粒径的逐渐增大,旋流分离效率逐渐升高;水力聚结器可在油滴进入旋流分离器前使油滴碰撞聚结致使离散相油滴粒径分布增大,从而提高旋流器分离效率,其最佳入口进液量在4. 12m~3/h左右,最佳分流比为20%。     

结构形式对聚结器性能影响的数值分析

利用计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)软件Fluent,采用群体平衡模型(Population Balance Model,PBM),以常规双锥型液-液旋流分离器结构为基础,研究聚结器Ⅰ～Ⅵ(不同结构形式)对聚结性能的影响。分析了不同截面上油相体积分布、油相粒径分布及油相迹线分布等,对不同粒径聚结性能的影响,获取了不同结构形式聚结器出口粒径分布和变化规律。结果表明:油相在聚结器Ⅴ经聚结后出口粒径最大可以达到290μm,且含有粒径270、290μm的油相数量最多。同时在截面3,聚结器Ⅴ粒径最大,且整体看聚结器Ⅴ粒径大多集中在200μm,表明聚结器Ⅴ聚结效果最好。