水力旋流器油水分離及液滴破碎數(shù)值模擬研究.pdf

1、油水分離水力旋流器是現(xiàn)代石油化工行業(yè)中的一種重要的通用型分離設備，而旋流分離過程中的液滴破碎使油水分離效率大大降低，這一現(xiàn)象引起了學術界的廣泛關注，是油水旋流分離技術的發(fā)展及其推廣應用中必須解決的一個關鍵問題，具有重要的理論意義和實踐價值。
　　本文首先從理論上對該分離器內的單液滴受力進行分析，分析總結湍流中液滴破碎機理及液滴破碎的主要數(shù)學模型。
　　利用雷諾應力模型（RSM）和混合模型（Mixture）模擬了油水分離水力旋

2、流器在進口油滴粒度分別為5μm、10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、60μm時的內部油相體積濃度分布，研究了油滴粒度對分離效率等參數(shù)的影響，并將已有的實驗數(shù)據(jù)和本文的模擬進行對比，驗證了模擬得到影響規(guī)律的一致性，即分離效率隨著進口油滴粒度的增大而增大；本次模擬同時獲得了油水分離水力旋流器的速度分布、壓力分布、湍動能分布規(guī)律，符合水力旋流器內速度、壓力、湍動能的典型分布，另外模擬結果顯示進口油滴粒度對速度、壓力及湍動能分布影

3、響較小，而對油相體積分布影響較大。
　　在兩相湍流場數(shù)值模擬的基礎上，運用k-ε湍流模型和流體體積模型（VOF）對分散相液滴破碎過程進行數(shù)值模擬探索，為模仿近似旋流器內部流場特點，選用了一個90°圓弧通道這一幾何模型進行數(shù)值計算，分析液滴破碎的影響因素，選取了油滴的相對初速度和直徑來分析對破碎過程的影響，同時分析了兩個無量綱參數(shù)（Re和We）對液滴破碎的影響。結果發(fā)現(xiàn)，韋伯數(shù)對液滴破碎起促進作用，韋伯數(shù)越大，液滴越容易破碎；雷諾數(shù)