斜板除油原理
油田水处理工艺.

油田水处理工艺第一节工艺流程简介一、重力式流程自然(或斜板)除油—混凝沉降—压力(或重力)过滤流程。
重力式流程在20世纪七八十年代国内各陆上油田较普遍采用。
1、该流程处理过程脱水转油站来的原水,经自然收油初步沉降后,加入混凝剂进行混凝沉降,再经过缓冲、提升、进行压力过滤,滤后加杀菌剂,得到合格的净化水,外输用于回注。
滤罐反冲洗排水用回收水泵均匀地加入原水中再进行处理。
回收的油送回原油集输系统或者用作原料。
2、流程特点处理效果良好。
对原水含油量、水量变化波动适应性强。
自然除油回收油品好。
投加净化剂混凝沉降后净化效果好。
若处理规模较大时:压力滤罐数量较多、操作量大。
处理工艺自动化程度稍低。
当对净化水质要求较低,且处理规模较大时,可采用重力式单阀滤罐提高处理能力。
二、压力式流程旋流(或立式除油罐)除油—聚结分离—压力沉降—压力过滤流程。
压力式流程是20世纪80年代后期和90年代初发展起来的。
它加强了流程前段除油和后段过滤净化。
1、流程处理过程脱水站来的原水,若压力较高,可进旋流除油器;若压力适中,可进接收罐除油,为提高沉降净化效果,在压力沉降之前增加一级聚结(亦称粗粒化),使油珠粒径变大,易于沉降分离。
或采用旋流除油后直接进入压力沉降。
根据对净化水质的要求,可设置一级过滤和二级过滤净化。
2、流程特点处理净化效率较高,效果良好,污水在处理流程内停留时间较短旋流除油装置可高效去除水中含油,聚结分离使原水中微细油珠聚结变大,缩短分离时间,提高处理效率。
适应水质、水量波动能力稍低于重力式流程。
流程系统机械化、自动化水平稍高于重力式流程,现场预制工作量大大降低。
可充分利用原水来水水压,减少系统二次提升。
三、浮选式流程接收(溶气浮选)除油—射流浮选或诱导浮选—过滤、精滤流程。
浮选式流程主要是借鉴20世纪80年代末、90年代初从国外引进污水处理技术的基础上,结合国内各油田生产实际需要发展起来的。
1、流程处理过程流程首端采用溶气气浮,再用诱导气浮或射流气浮取代混凝沉降设施,后端根据净化水回注要求,可设一级过滤和精细过滤装置。
斜板除油器

斜板除油器详细介绍随着油田的发展,聚合物驱油和三元驱油已在孤岛广泛应用。
这使采出水中的聚合物含量不断增加,粘度也随之增加,乳化油更加稳定。
原有污水处理设施难以使污水处理达到回注要求并有大量可回收原油浪费,石油类去除率不足50%,处理后污水含油高达3200mg/L 以上,以孤二联污水处理站为例,每天损失原油50多吨。
对此,我们选用斜板除油器进行污水处理试验,斜板除油器是一种基于浅池理论的油水分离工艺设备,试验工艺流程为:污水从第一个重力沉降罐出口进入斜板除油器,然后进入原有缓冲罐,将斜板除油器的处理效果和原有二次罐的处理效果作比较。
斜板除油器是采用异向流原理设计制造的,内设玻璃钢波纹板,倾斜角45°,污水通过罐体上部进入,污水沿斜板向下流动时,浮油和部分乳化油在斜板上聚结成较大颗粒后向上漂浮,实现油水分离,原油经集油管流出罐体; 水从罐下部进入斜板沉淀池,沉淀池内设玻璃钢波纹板,倾斜角60°,泥沙沉淀该段泥斗中,污水通过斜板向上,又有部分原油在斜板聚结上浮与水分离。
试验方法处理量与含油浓度的确定:选取斜板除油器内斜板上端的直罐段标定水表,用进水调节阀控制进水量,用秒表计时,同时记录水表的始末值,计算水表的误差系数,反复试验不同进水调节阀开度时与水表的误差。
调节进水阀们使其控制进水量在20m3/h、35m3/h、50m3/h,每个进水量下至少连续运行48小时,同时对一次罐出水、二次罐出水、斜板器出水采样分析其含油浓度。
试验结果与讨论孤二联污水站日处理污水15000m3,该站有2台二次罐其单台容积为2000m3,二次罐单位容积处理水量为3.75m3/d;试验用斜板除油器的总容积约为85m3,按30m3/h处理能力计算单位容积处理量为8.47m3/d。
斜板除油器的日单位容积处理能力是二次罐的2.26倍。
试验结果表明,斜板除油器在35m3/h处理水量时的除油率是二次罐除油率的2.7倍;在50m3/h处理量时除油率是二次除油罐除油率的1.7倍。
斜板除油原理

斜板除油原理Document serial number【LGGKGB-LGG98YT-LGGT8CB-LGUT-第六章含油污水处理海上油田污水来源于在油气生产过程中所产出的地层伴生水。
为获得合格的油气产品,需要将伴生水与油气进行分离,分离后的伴生水中含有一定量的原油和其它杂质,这些含有一定量原油和其它杂质的伴生水称之为含油污水。
目前,国内海上油田污水处理工艺流程,由于污水水质差异较大,处理流程种类较多,现针对不同原水水质特点、净化处理技术要求,按照主要处理工艺过程,大致可划分为重力式除油、沉降、过滤流程;压力式聚结沉降分离、过滤流程和浮选式除油净化、过滤流程等几种基本处理流程。
另有除油、混凝沉降、过滤、深度净化以及密闭隔氧等流程用于排放处理。
第一节除油含油污水除油的主要方法有:重力沉降法、物理化学法、化学混凝法、粗粒化法、过滤法、浮选法、活性炭吸附法、生物法、电磁法。
由于水质不同及要求处理的深度不同,单靠一种除油方法很难达到预期的目的,所以在现场使用时,都是几种方法联合使用。
一、自然除油1.基本原理自然除油是属于物理法除油范畴,是一种重力分离技术。
重力分离法处理含油污水,是根据油和水的密度不同,利用油和水的密度差使油上浮,达到油水分离的目的。
这种理论忽略了进出配水口水流的不均匀性、油珠颗粒上浮中的絮凝等影响因素,认为油珠颗粒是在理想的状态下进行重力分离的,即假定过水断面上各点的水流速度相等,且油珠颗粒上浮时的水平分速度等于水流速度;油珠颗粒是以等速上浮;油珠颗粒上浮到水面即被去除。
含油污水在这种重力分离池中的分离效率为:/u E Q A(6-1)式中 E ——油珠颗粒的分离效率;u ——油珠颗粒的上浮速度;/Q A ——表面负荷率;Q ——处理流量;A ——除油设备水平工作面积。
这里的分离效率是以大于浮升速度u 的油珠颗粒去除率来表示的,也就是除油效率。
表面负荷率Q /A ,是一个重要参数,当除油设备通过的流量Q 一定时,加大表面积A ,可以减小油珠颗粒的上浮速度u ,这就意味着有更小直径的油珠颗粒被分离出来,因此加大表面积A ,可以提高除油效率或增加设备的处理能力。
斜板除油器10.11.21

聚结区
斜管区
含油污水入口
2.1工作原理 2.1工作原理
油在污水中一般分为五种形态,浮油、分散油、乳化油、 油在污水中一般分为五种形态,浮油、分散油、乳化油、溶 解油及油固复合体。其中,浮油和分散油占油总含量的65~75%。 解油及油固复合体。其中,浮油和分散油占油总含量的65~75%。 65~75% 斜管部分一般来说只能去除浮油和部分分散油, 斜管部分一般来说只能去除浮油和部分分散油,其除油效率一 般为60~70% 为了提高除油器的除油效率, 60~70%。 般为60~70%。为了提高除油器的除油效率,一般都要填加聚结 板,聚结板能够将分散油和大部分的乳化油聚结变大后由斜管 去除掉,将除油器的效率提高25%左右。采油污水中一般90% 25%左右 90%左 去除掉,将除油器的效率提高25%左右。采油污水中一般90%左 右的油是以粒径大于100um的浮油和10~100um的分散油形式存 右的油是以粒径大于100um的浮油和10~100um的分散油形式存 100um的浮油和10~100um 另外10%主要是0.1~10um的乳化油,小于0.1um 10%主要是0.1~10um的乳化油 0.1um的溶解油含 在,另外10%主要是0.1~10um的乳化油,小于0.1um的溶解油含 量很低。 量很低。 在除油过程中, 在除油过程中,污水中的悬浮物在斜管区也得到了充分上浮 分离。 分离。
JX1-1斜板除油器A JX1- 斜板除油器A
SDV2003: SDV2003:来自一级分 离器、二级分离器, 离器、二级分离器, 电脱水器的总阀
化学药剂注入点
来自注水海管
来自油气混输海管
还有来自污水泵! 还有来自污水泵! 来自除气罐
水相出口调节阀LV3002 水相出口调节阀LV3002
斜板浓密机工作原理

斜板浓密机工作原理斜板浓密机是一种常见的固体液体分离设备,广泛应用于矿山、冶金、化工等领域。
其工作原理简单而高效,具有重要的指导意义。
斜板浓密机的工作原理可以用以下四个步骤来描述:1. 液固混合物的输入:通过给料装置将含有固体颗粒的混合物输入斜板浓密机。
这些固体颗粒可以是纳米级的粉末,也可以是较大的矿石颗粒。
2. 液固分离:斜板浓密机内部设有一组斜板,这些斜板呈倾斜角度排列。
当混合物进入斜板浓密机后,重力作用使得固体颗粒下沉到斜板底部,而液体则向上流动。
在这个过程中,斜板的倾角和长度会对分离效果产生影响,通常需要根据具体的应用需求进行调整。
3. 浓缩产物的排出:当固体颗粒下沉到斜板底部后,它们形成了一层厚度逐渐增加的浓缩产物。
这些浓缩产物可以通过刮板装置或者其他方式进行定期排出。
排出的浓缩产物具有较高的固体含量,可以进一步用于其他工艺流程或者处理成终端产品。
4. 清洗液体的回收:在液固分离过程中,液体会随着固体颗粒的下沉而上升。
为了回收清洗液体,斜板浓密机通常会设置收集槽和排液装置。
通过收集槽将清洗液体收集起来,并通过排液装置进行处理,去除固体颗粒后再次利用。
斜板浓密机的工作原理生动地展示了如何通过重力分离,将液固混合物中的固体颗粒浓缩和分离出来。
由于其简单高效的特点,斜板浓密机在固液分离领域具有广泛应用前景。
这不仅对于资源的有效利用非常重要,同时还可以减少环境污染和节约能源。
然而,需要注意的是斜板浓密机在实际应用中的参数调整和操作要求,以及设备维护和安全操作等方面的问题。
只有在合理操作和维护的情况下,斜板浓密机才能保持良好的工作状态,并发挥最佳的分离效果。
总之,斜板浓密机作为一种常见并且具有重要指导意义的固液分离设备,其工作原理简单明了。
通过了解斜板浓密机的工作原理,可以更好地使用和维护该设备,为各个领域的工艺流程提供支持,并促进资源的有效利用和环境的保护。
斜板分离器

斜板除油器斜板分离器是根据斜板浅池理论进行除油的设备,斜板为侧向流小间距斜板,具有分离效率高、操作方便、维护简单、运行稳定、使用寿命长的特点。
设备橇装图见厂家提供的图纸。
(一)主要技术参数型号ECCL3000/444 数量1套处理量444m3/h 设计压力1500kPag设计温度160℃操作压力200kPag操作温度65~95℃停滞时间 2.5min净重22000kg 操作重38000kg入口油含量≤3000~5000mg/l出口油含量≤300~500mg/l橇尺寸5100×4600×6066mm(二)工作原理浅池理论在水流速度一定时,减少油滴浮升高度和增加油滴水平移动长度可减少油滴浮升速度,根据Stokes公式除油设备即可分离较小粒径的油滴。
斜板分离段为小间距侧向流斜板组。
如图1,含油污水由波纹侧向沿波纹曲线通过波纹板,在距离一定的情况下,油水的通过距离最长,由于水流方向不断改变增加了油滴的碰撞机会。
油聚集到沿波纹板的下表面沿波峰向上直线运动,泥聚集到波纹板的上表面沿波谷向下直线运动。
这样在分离过程中保证油和泥的运移阻力最小,而油水的通过距离最长。
图1侧向流小间距斜板工作原理图斜板组为对称布置,水流方向垂直于纸面。
油和泥分别排入百油腔和排泥腔,即实现油、水、泥的分离,这样保证上部斜板组和下部斜板组的工作负荷一样。
图2小间距斜板组布置图(三)设备构成如图3设备由斜板组、隔板将立式撇油罐容器隔成进水区、斜板分离区、出水区、排油区、排泥区,在各区上设有相应的液位、压力传感器以保证设备稳定运行。
进水区:进水区设有布水器可大大降低进水流速对聚结单元的冲击,保证在容器轴线方向水流均匀。
在进水区设置有液位传感器,可随时监控进水区的液位高度。
斜板分离区:由侧向流小间距斜板组组成,其作用是实现油、水、泥的分离。
斜板的材料为玻璃钢。
排水区:排水区利用收水器收集处理后的净化水,在排水区设有液位传感器,液位传感器随时发送液位信号给中控,中控根据预先设定的值,调整出水管线上的调节阀开度,维持出水区的工作液位。
蓬莱油田CEPB平台斜板除油器流程改造及运行效果

因油田采出原油含有高浓度硫化氢,实际生产中,斜板除油器内的硫化氢浓度可达1 800×10-6,而设备底部排污管线设计为开放式对地漏排放。
高浓度硫化氢气体的流体排放作业对人员安全造成极大风险。
为减小排放带来的安全隐患,在平台投产之初尽量减少了斜板设备的底部排污次数[2]。
随着设备运行时间的增加,生产污水中污泥进入斜板除油器,在设备底部沉降,偶尔出现处理水质不达标的情况,污泥及杂质的积累造成斜板除油器出口水中含油高达150 mg/L ,给下游核桃壳滤器造成较大负担。
除增加核桃壳手动反洗工作量外,容易造成滤料污染,影响生产水处理系统整体水质,如何安全合理地定期对斜板除油器进行排污成为需要解决的实际问题。
1 流程改造在生产污水中,一般90%左右的油是以粒径大于100 μm 的浮油和10~100 μm 的分散油形式存在,另外10%主要是0.1~10 μm 的乳化油,小于0.1 μm 的溶解油含量很低。
斜板除油器主要除理的就是浮油与部分分散油。
斜板除油器应用“浅池原理”:当生产污水进入斜管区后,密度小的粒子将浮到水面;上升较慢的粒子在波纹斜板中分离,粒子接触到波纹斜板撞击改变流向和流速,在浮力的作用下,在液面上部聚集最终进入内部油室,而处理后的生产污水通过水相出口进入下一级处理设备[3]。
生产污水中同样含有分散体的矿物杂质与大密度大比重的污油污泥。
这些分散固体会沉降至罐底并逐渐累积。
按照粒级可分为:(1)泥质:粒径<10 μm ;(2)粉质:粒径10~100 μm ;(3)砂质:粒径>100 μm 。
在斜板除油器运行过程中,罐底固体杂质和油泥的不断累积会使水相出0 引言蓬莱油田CEPB 平台是渤海海域最大的生产污水处理平台,其污水处理量最高可达12.96万m 3/d 。
其与已建CPC 平台通过栈桥相连,负责接收4座井口平台来液进行油水分离,分离出的生产污水为矿区提供注水;同时还接收“海洋石油117”FPSO 的注水进行再处理,之后并入矿区总注水管网。
斜板式隔油池技术描述

斜板式隔油池技术描述一、原理斜板式隔油池是20 世纪70 年代发展起来的一种含油污水除油装置。
设计斜板式隔油池如同设计斜板式沉淀池一样,都是应用密度差分离理论,研究颗粒从水中分离与油珠从水中分离的规律。
主要构件为由多层波纹板所组成的斜置板组,含油污水在板与板之间所形成的平行流道中流过。
由于浮力作用,油滴上浮后碰到板面,即在板下聚集并沿斜板向前移动至斜板出口,形成大油滴而浮升至水面。
由于流道当量直径较小,故在较高处理量下仍可保持层流状态,且具有很大的浮升面积,因而除油效率较高,在国内外得到广泛应用。
斜板式隔油池的结构示意如图3-22 所示。
二、特点池内放置聚酯玻璃钢制斜板,倾斜角度不小于45°,板间距为20~50mm,斜板有平板和波纹板等形式。
斜板采用异向流形式,废水流由上而下流经斜板,而油珠则逆水上浮,所以属于逆向流。
在波纹板内分离出来的油粒沿波纹板的峰顶向上浮,上浮的油流出斜板(斜管)后在水面形成油膜,经集油管排走。
而泥渣则沉入峰底,滑落到池底。
由干设置了隔板,提高了单位池容积的分离表面积,斜板间水流呈层流状态,雷诺数小于2000,所以油水分离效果较好,并且,废水在池内的停留时间短,一般为30min,仅为平流式隔油池的1/4~1/2,因此,容积和占地面积大大地减少(比平流式隔油池少2/3)。
而目除油效果大大提高,实验证明,这种隔油池能够分离粒径为60um 的油珠(平流式隔油池能够分离100~150μm 的油珠)。
用斜板式隔油池处理炼油厂的污水时,表面负荷为0.6~0.8m3/(m2·h),出水含油量可控制在50mg/L 以内。
斜板式隔油池又分为平行板式隔油池(PPI)和波纹板式隔油池(CPI)。
平流式隔油池稍加改进,即在其池内安装许多倾斜的平衡板,便成了平行板式隔油池。
斜板间距为10cm。
这种隔油池的特点是油水分离迅速,占地面积小(只有平流式隔油池的1/2),但是结构复杂,维护清理较困难。
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119 第六章 含油污水处理海上油田污水来源于在油气生产过程中所产出的地层伴生水。
为获得合格的油气产品,需要将伴生水与油气进行分离,分离后的伴生水中含有一定量的原油和其它杂质,这些含有一定量原油和其它杂质的伴生水称之为含油污水。
目前,国内海上油田污水处理工艺流程,由于污水水质差异较大,处理流程种类较多,现针对不同原水水质特点、净化处理技术要求,按照主要处理工艺过程,大致可划分为重力式除油、沉降、过滤流程;压力式聚结沉降分离、过滤流程和浮选式除油净化、过滤流程等几种基本处理流程。
另有除油、混凝沉降、过滤、深度净化以及密闭隔氧等流程用于排放处理。
第一节 除 油含油污水除油的主要方法有:重力沉降法、物理化学法、化学混凝法、粗粒化法、过滤法、浮选法、活性炭吸附法、生物法、电磁法。
由于水质不同及要求处理的深度不同,单靠一种除油方法很难达到预期的目的,所以在现场使用时,都是几种方法联合使用。
一、自然除油1.基本原理自然除油是属于物理法除油范畴,是一种重力分离技术。
重力分离法处理含油污水,是 根据油和水的密度不同,利用油和水的密度差使油上浮,达到油水分离的目的。
这种理论忽略了进出配水口水流的不均匀性、油珠颗粒上浮中的絮凝等影响因素,认为 油珠颗粒是在理想的状态下进行重力分离的,即假定过水断面上各点的水流速度相等,且油 珠颗粒上浮时的水平分速度等于水流速度;油珠颗粒是以等速上浮;油珠颗粒上浮到水面即 被去除。
含油污水在这种重力分离池中的分离效率为:/u E Q A(6-1) 式中 E ——油珠颗粒的分离效率;u ——油珠颗粒的上浮速度;/Q A ——表面负荷率;Q ——处理流量;A ——除油设备水平工作面积。
这里的分离效率是以大于浮升速度u 的油珠颗粒去除率来表示的,也就是除油效率。
表面负荷率Q /A ,是一个重要参数,当除油设备通过的流量Q 一定时,加大表面积A ,可以减小油珠颗粒的上浮速度u ,这就意味着有更小直径的油珠颗粒被分离出来,因此加大表面积A ,可以提高除油效率或增加设备的处理能力。
120 浮升速度u 可用斯托克斯公式计算:2()18w o p g u d ρρμ=- (6-2) 式中 u ——油珠颗粒的浮升速度,m /sg ——重力加速度,m /s 2;μ——污水的动力粘度,Pa ·s ;w ρ、o ρ——分别为污水和油的密度,kg /m 3;p d ——油珠颗粒直径,m 。
由斯托克斯公式可知,若污水中的油珠颗粒直径、污水密度、油的密度和水温一定时,则油珠颗粒的浮升速度亦为定值,除油效率与油珠颗粒的浮升速度成正比,与表面负荷率成反比。
2.装置结构自然除油设施—般兼有调储功能,其油水分离效率不够高,通常工艺结构采用下向流设 置。
如图6-1所示,立式容器上部设收油构件,中上部设配水构件,中下部设集水构件,底部设排污构件。
图6-1 自然除油罐结构图1—进水管;2—中心反应管;3—配水管;4—集水管;5—中心管柱;6—出水管;7—溢流管;8—集油槽;9—出油管;10—排污管二、斜板(管)除油罐1.原理斜板(管)除油是目前最常用的高效除油方法之一,它同样属于物理法除油范畴。
斜板(管)除油的基本原理是“浅层沉淀”,又称“浅池理论”,设斜管沉淀池池长为L ,池中水平流速为V ,颗粒沉速为u0,在理想状态下,L/H =V/ u0。
可见L 与V 值不变时,池身越浅,可被去除的悬浮物颗粒越小。
若用水平隔板,将H 分成3层,每层层深为H/3,在u0与v 不变的条件下,只需L/3,就可以将u0的颗粒去除。
也即总容积可减少到原来的1/3。
如果池长不变,由于池深为H/3,则水平流速可正加的3v ,仍能将沉速为u0的颗粒除去,也即处理能力提高倍。
同时将沉淀池分成n 层就可以把处理能力提高n 倍。
这就是20世纪初,哈真(Hazen )提出的浅池理论。
为了让浮升到斜板(管)上部的油珠便于流动和排除,把这些浅121 的分离池倾斜一定角度(通常为45o ~60o ),超过污油流动的休止角。
这就形成了所谓的斜板(管)除油罐。
假设除油设备的高度为H ,油珠颗粒分离时间为t ,则表面负荷率可表示为Q /A =H /t ,将其代人分离效率公式,可得//u u ut E Q A H t H=== (6-3) 从式(6-3)可见,重力分离除油设备的除油效率是其分离高度的函数,减小除油设备的分离高度,可以提高除油效率。
在其他条件相同时,除油设备的分离高度越小,油珠颗粒上浮到表面所需要的时间就越短,因此在油水分离设备中加设斜板,增加分离设备的工作表面积,缩小分离高度,从而可提高油珠颗粒的去除效率。
在理论上,加设斜板不论其角度如何,其去除效率提高的倍数相当于斜板总水平投影面积比不加斜板的水面面积所增加的倍数。
当然,实际效果不可能达到理想的倍数,这是因为存在着斜板的具体布置、进出水流的影响、板间流态的干扰和积油等因素。
但是,由于斜板的存在,增大了湿周,缩小了水力半径,因而雷诺数(Re )较小,这就创造了层流条件水流较平稳,同时弗劳德数(Fr )较大,更有利于油水分离,这就是斜板除油所以成为高效设备的原因。
斜板除油装置基本上可以分为立式和平流式两种,如立式斜板除油罐和平流式斜板除(隔)油罐(池)。
在油田上常用的是立式斜板除油罐和平流式斜板除油罐。
2.斜板板组工艺计算(1)斜板板组水力计算斜板罐(池)斜板组水力计算方法较多,斜板组水力计算大致分为田中法(分离粒径法)、姚氏法(特性参数法)、理想分离法,三者在计算中有自己的假定条件,共同点是遵循水力学质点运动方程。
根据含油污水油珠运动规律:当某一粒径的油珠P ,处于斜板中某一位置时,它具有上浮速度V o 轴向速度V 。
d 为板间距,α为斜板的倾斜角度。
12y udt C x vdt C =+⎧⎨=+⎩ (6-4) 从图6-2可知,油珠P 在y 方向的瞬时合速度为:0cos u V a =;在x 方向的瞬时合速度为:0sin v V V a =-,将上式代入式(6-4)中即得油珠P 的运动方程,它适于各种计算方法,其运动方程式如下: 图6-2 斜板组质点运动图0102cos (sin )y V adt C x V V a dt C =+⎧⎨=-+⎩(6-5) A.田中法。
122 图6-4 姚式法质点运动田中法假设油珠上浮过程中上浮速度不变,即V 。
为常数,轴向速度采用过水断面平均流速即V 为常数,见图6-3。
依图6-3,田中法认为油珠由a 点进入斜板,而到b 点被截留,这样油珠所流经的长度为板长L a 与L 1之和,其中1cos /sin /L d a a d tga == (d 为板距)。
这样依田中法,当t =0时,y =-d/2,又=-d/tga ,求得式(6-5)中C l =-d/2,C 2=-d/tga ;将式(6-5)积分则得:00cos /2sin /y V t a d x Vt V t a d tga=-⎧⎨=--⎩ (6-6) 当油珠由a 点运动到b 点,即油珠由板底至板顶时在y 方向位移为d ,y =d/2,由式(6-6)求得0/(cos )t d V a =,代人式(6-6)得:0cos sin cos a Vd d t L V a a a==-⋅ (6-7) B .姚氏法。
姚氏法假定油珠在上浮过程中上浮速度V 。
为常数,轴向速度为变值,即,见图6-4,由此得方程式为:0102cos ()sin y V adt C x V y dt V adt C ⎧=+⎪⎨=-+⎪⎩⎰⎰ (6-8) 姚式法认为油珠由a 点至b 点的历程为L b (板长),即t =0时,y =-d/2,x =0;则,C 1=-d/2,C 2=0;将此值代人式(6-8)得:000cos /2()sin t y V t a d x V y dt V t a =-⎧⎪⎨=-⎪⎩⎰ (6-9) 将式(6-6)、式(6-9)相对比可知y 方程完全相同,而x 方程中式(6-9)少一项(-d/tga),这是田中法和姚氏法主要区别。
关于函数V(y)可依水力学公式22()24yi d V y μ=-计算,此处运算结果与V 等于常数时相同,则式(6-9)可求结果为:0cos sin cos b Vd d d x L V a a a tga==-+⋅ (6-10) 从式(6-7)与式(6-10)可知,姚氏法斜板计算长度比田中法计算长度增加d/tga 。
式(6-10)也可写成如下型式:0sin cos cos b Vd d a x L V a a==- (6-11) C.理想分离法 理想分离法基本假设与田中法相似,它不描述油珠在板体中上浮轨迹,它认为田中法与图6-3田中法质点运动图123图6-5 理想分离法质点运动图一 图6-6 理想分离法质点运动图二 6-7 理想分离法质点运动图三 姚氏法虽采用轴向速度相同与不同的假设,但二者质点起落位置在实际中是相同的。
对于层流,即理想状态下二者假设无质的区别。
即,当油珠的边界条件已定时,斜板长度决定于油珠的轴向速度与上浮速度的合成速度,也决定于板组的材质及构造。
板长、板距、轴向速度、上浮速度之间符合矩形或平行四边形相似原理,下面分别对矩形与平行四边形斜板组进行水力计算。
a . 下向流矩形平行斜板板组,依平行四边形相似原理如图6-5所示。
021c V L V L L =+ (6-12) 式中 2/cos Ld α=,1sin /cos L d αα=,则:00sin sin cos cos cos sin cos c Vd d Vd d d L V V a tg ααααααα=-=-+ (6-13) b .下向流平行四边形平行斜板板组,依矩形相似原理如图6-6所示。
31/()/L d V V V =- (6-14)式中 10cos V V α=,20sin V V α=;则:30sin cos cos Vd d L V ααα=- (6-15) 式(6-15)与式(6-13)相同,但式(6-15)中34d L L L =+ , 因4/L d tg α=,则: 00sin cos cos cos sin cos sin cos d Vd d d Vd d L V V αααααααα=--=- (6-16) c. 上向流矩形与平行四边形斜板板组及侧向流斜板组的板长。
上向流矩形斜板板组依据矩形相似原理如图6-7所示。
12V V V d L+= (6-17) 式中 10cos V V α=,20sin V V α=;则: 0sin cos cos e Vd d L V ααα=+ (6-18) 同理可计算上向流平行四边形与侧向流斜板板组板长,见下式:0cos sin cos f Vd d L V ααα=+ (6-19) 0cos g Vd L V α=(侧) (6-20)(2)各种板组计算板长与上浮速度的对比从各种板组计算中可知,它们的计算板长并不一样,为便于比较将计算板长与上浮速度汇成表6-l和表6-2。