脱气除砂一体化旋流器压力特性与分离特性研究
旋流分离技术研究及其应用
万方数据万方数据第５期蒋明虎：旋流分离技术研究及其应用左右，水中含油质量浓度降到２０００ｍｇ／Ｌ以下；水出口再经一级旋流处理后，含油质量浓度可降到１０００ｍｇ／Ｌ以下．同常规工艺流程相比，采用旋流分离设备实现中转站提前放水，可节约一次性投资，并且每年可节约耗电费用．同时，由于设备占地面积小及联合站处理工艺的简化，还可节省土地资源，产生显著的经济效益和社会效益［２９。
．该技术成果已在大庆油田的７座中转站获得推广应用（见图２），每年处理采出液的规模达１１５０万ｔ，累计可为油田创造经济效益６０００余万元．在井下分离方面，如采用预分离旋流器与双流泵相图２水力旋流器在油田采出液预分离方面的应用配合，可直接在井下对采出液进行处理，使其含水率由９０％以上降到５０％～８０％，在降低原油地面处理成本的同时，也简化了油田地面水处理工艺及设备［３１－３引．随着采出液含水率的不断提高，实施井下旋流分离及同井注采工艺将成为油田未来稳产的一个主要方向．２．１．３相关配套技术在研究中，探讨旋流分离技术在应用中需要注意和考虑的问题［３４｜，并对油田含油污水处理系统工艺及配套设备开展研究，包括聚结、增压方式、工艺方案设计及不同处理介质条件等［３５－４３］．增压方式的选择对旋流处理效果产生较强的影响．容积式泵对于避免油滴的二次乳化有很好的作用，有利于保证旋流分离的高效性，但是成本高、处理量相对较小，因此在满足处理指标的情况下，尽量采用离心泵等常规增压泵．其次，通过采用合理的聚结设备可在一定范围内适当加大油珠粒径，保证旋流分离效果．另外，旋流分离设备的高效应用还取决于与油田生产工艺的合理配合，包括处理介质的特性、前后工艺设备的衔接等．２．１．４含聚污水处理在２０世纪９０年代，开展了针对聚合物驱油田含油污水旋流处理的前期研究工作［４４＿４６｜，为后期大庆油田三次采油中地面水处理工艺提供借鉴和技术支持．同时，针对含聚污水难处理等问题，加大了对其他类型旋流分离设备的研究力度，如动态旋流器Ｈ６－６引、复合式旋流器［６３．６们等．对这些新结构旋流器的研究，拓宽了研究思路和旋流器应用领域，为不同应用提供更多的选择．２．１．５气携式旋流分离为改善油水分离效果，开展气携式旋流分离技术研究，即：将气体引入旋流器中，以一定的方式形成微小气泡，小油滴通过与气泡的结合构成油／气复合体，使其“粒径”增大、与水之间的密度差加大，以提高油水分离效率（见图３）；研究气体对旋流设备压力特性的影响［７０＿７¨、不同注气方式［７２＿７５３及微孔材料等［７６－８妇对油水旋流分离效果的影响，并开展相应的现场试验研究［８２｜．研究结果表明，通过合理的结构设计和操作运行参数的选取，气携式旋流器可有效提高旋流分离效果．２．１．６旋流分离机理及流场特性图３气携式水力旋流器实验在实验及现场试验过程中，通过理论分析及ＬＤＡ激光测速技术，研究了旋流器内部压力场［８３－９６］、速度场‘８７－９８３及其变化规律．采用计算流体动力学（ＣＦＤ）分析软件ＦＬＵＥＮＴ，对旋流器的压力分布、速度分布、相浓度分布等开展研究嘲＿１０５］，并有效地应用在旋流器结构优化设计和操作参数优化等方面．２．２细颗粒处理旋流分离技术随着油田开发的不断深入，同时某些地层胶结疏松，生产压差过大，导致采出液的含砂量逐年增加．采出液的大量含砂对地面集输设备造成极大的损害，在油田地面处理工艺中，通常采用重力沉降式装置进行除砂，这种工艺方式简单、可靠，但占地面积大、处理时间长．万方数据·１０３·大庆石油学院学报第３４卷２０１０年旋流器早期的研究和应用就是在固一液分离方面，但其处理介质的密度差和固体颗粒粒径比较大，用在油田除砂方面并不适合．同常规除砂处理相比，细颗粒的分离难度相对大得多．为此，开展针对细颗粒杂质旋流处理的研究工作Ｅ１０６－－１０８３．结合油田的实际特点，开发并设计相应的用于细颗粒杂质处理的水力旋流器结构．通过实验研究，对其结构参数和操作参数进行优选．与卧螺式离心机配合，实现油田污水处理系统中沉降（细颗粒）污泥杂质的旋流浓缩和离心脱水稠化［１０９＿１１３］．其研究成果已经在大庆油田的多座中转站获得推广应用（见图４），解决了油田生产中面临的实际问题．该研究为细颗粒分离水力旋流器在油田的推广应用奠定了基础．（ａ）旋流污泥处理设备（ｂ）浓鲡及稠化后的污泥照片图４用于细颗粒杂质处理的水力旋流器及应用２．３气一液旋流分离技术在油田采出液中存在压力变化或溶解气，在地面处理工艺中进行气液分离是一个重要的工艺环节．通过采用常规旋流器结构及优化设计的新型旋流器结构，开展关于气液分离的理论分析与实验研究［１１４－１２０｜，认为相对于油一水两相分离，气体和液体之间的密度差比较大，容易分离，但要实现高效分离，需要在结构设计和运行参数优化方面进行研究．在研究过程中，注重旋流流场特性与分离性能相结合，通过流场分析与结构优化，开发出高效的气液旋流分离结构（见图５），可实现气体的完全分离（即底流图５气一液旋流分离器结构优化设计中的气相浓度分布云图出液口中气体零排放）．此项技术已在我国某项海洋工程现场试验中获得成功．２．４其他方面制造材料的选择是关系到旋流器的使用寿命及制造成本的重要因素之一［１２１｜．针对采用玻璃钢、聚胺酯、不锈钢、普通碳钢及工业陶瓷等材料加工旋流器的设计和制造问题，与相关厂家开展技术合作，开发出多种样机．目前聚胺酯和不锈钢水力旋流器已形成产品，技术也较为成熟．同时，对特殊结构入口流道的加工型式也做了较为深入的研究［１２２｜．人们一般认为保持流量稳定性是保证旋流器高效分离的必要条件，认为流量的不稳定（如断续流、脉动流等）将使旋流器的分离效率降低．通过研究，掌握了脉动流条件下旋流器的分离特性和能耗特性的变万方数据·１０４·第５期蒋明虎：旋流分离技术研究及其应用化规律及其特点［７８’１２３．１２４｜．结果发现，在一定的条件下，流量的脉动对改善旋流分离效果有时还会起到一定的积极作用，同时其能耗增大的幅度也有限．为探索新型旋流器结构，对旋滤器［１２朝和尾管过滤式旋流器‘８２’１２６３等开展相应的实验研究，同时也分析了可在油田及相关行业推广应用的其他离心式分离器［１２７－１２８］，如螺旋管分离器等．针对油田采出液的脱气和除砂，开发出脱气除砂一体化水力旋流器（见图６），实验效果较为理想，但还需要通过现场试验进一步优化其结构和参数，为简化油田工艺、降低地面工艺能耗提供借鉴．通过近２０ａ的研究，东北石油大学对旋流分离技术研究有了更为深入的认识，取得一些研究成果，也获得１０余项国家发明专利和实用新型专利．３结束语图６脱气除砂一体化三相分离旋流器实验样机随着化工设备向高效节能和多功能化的方向发展，开发出一机多能的化工新装置已成为２１世纪的技术发展方向［１２９－”引，水力旋流器也因此出现了一些新的结构形式．这些新型旋流器的设计开发对于拓宽思路、改进旋流分离性能、提高旋流分离技术水平将发挥积极的促进作用．水力旋流器的结构虽然并不复杂，但其分离性能在很大程度上受所处理介质特性的影响，因此针对不同应用场合和条件，必须有针对性地开展研究．旋流分离技术虽然得以长足发展，但在其技术发展过程中有许多技术难题仍需加以解决．该项技术的主要研究方向：（１）借助理论分析、ＣＦＤ模拟分析和实验研究手段，研究开发出高效低耗的旋流器产品，进一步扩大旋流器的应用范围，提高其经济效益；（２）设计新型旋流器，进一步改善对低密度差细颗粒混合介质的处理能力，研究将旋流器用于高黏度介质处理的可行性；（３）设计开发高效的脱气／除砂、脱气／除油或除砂／除油一体化三相分离旋流器，以减少投资，简化工艺、提高处理功效；（４）突破水力旋流器用于井下采出液处理（油一水分离、气一液分离等）的相关设备及工艺技术难关，为高含水后期油田开发提供强有力的技术支持；（５）进一步开展旋流处理配套工艺及其技术研究，包括破乳、聚结、低剪切增压及其工艺系统的反馈控制技术等；（６）在旋流分离技术研究的基础上，开发设计其他离心式机械分离设备．参考文献：［１］蒋明虎，赵立新，李枫，等．旋流分离技术［Ｍ］．哈尔滨；哈尔滨工业大学出版社，２０００．［２］贺杰，蒋明虎．水力旋流器［Ｍ］．北京：石油工业出版社，１９９６．［３］赵立新，李枫．离心分离技术［Ｍ］．哈尔滨：东北林业大学出版社，２００６．［４］ＳｖａｒｏｖｓｋｙＬ．Ｈｙｄｒｏｅｙｃ｜ｏｎｅｓ［Ｍ］．Ｌｏｎｄｏｎ：Ｈｏｌｔ，ＲｉｎｅｈａｒｔａｎｄＷｉｎｓｔｏｎＬｔｄ，１９８４．［５］ＴｈｅｗＭ．Ｔ，ＣｏｌｍａｎＤＡ，ＣｏｒｎｃｙＤＲ．Ｈｙｄｒｏｃｙｃｌｏｎｅｓｆｏｒｏｉｌ／ｗａｔｅｒｓｅｐａｒａｔｉｏｎ［ｃ］．Ｐｒｏｅ．Ｉｎｔｌ．Ｃｏｎｆ．ｏｎＨｙｄｒｏｃｙｅｌｏｎｅｓ，ｐａｐｅｒ１１，１４３，ＢＨＲＡ，１９８０．［６］康万利，董喜贵．三次采油化学原理［Ｍ］．北京：化学工业出版社，１９９７．［７］贺杰，蒋明虎，宋华．新型油水分离装置一一水力旋流器试验［Ｊ］．石油机械，１９９３，２１（１２）：２６—２９．［８］蒋明虎，贺杰，宋华．油水分离用水力旋流器性能的试验研究［Ｊ］．工业水处理，１９９４，１４（３）：２４—２６．［９３蒋明虎，贺杰，赵立新．油水分离用水力旋流器的模拟试验［Ｊ］．石油机械，１９９４，２２（５）：１５—１７．［１０］赵立新，王尊策，李枫，等．水力旋流器的结构类型口］．石油机械，２０００，２８（增刊）：１９８－－２００．·１０５·万方数据万方数据万方数据万方数据万方数据旋流分离技术研究及其应用作者：蒋明虎， JIANG Ming-hu作者单位：东北石油大学,黑龙江,大庆,163318刊名：大庆石油学院学报英文刊名：JOURNAL OF DAQING PETROLEUM INSTITUTE年，卷(期)：2010,34(5)本文链接：/Periodical_dqsyxyxb201005018.aspx。
旋流沉砂器及砂水分离器技术说明
旋流沉砂器、砂水分离器技术说明(一)供货范围本公司为该项目提供的XLC型旋流沉砂池设备为成套设备，主要包括如下：叶分离机、排砂及冲洗管路系统、砂水分离器等组成。
此外，还配套有电气控制箱及电缆等有效和安全运行所必需的附件。
（二）简述及工作原理本公司提供的XLC型旋流沉砂设备，其桨叶分离机采用4个折板浆叶、空心立轴的形式，安装于旋流沉砂池的土建平台上，旋流沉砂池是污水处理厂预处理构筑物，在污水进入初沉淀池前，除去水中较大的砂粒。
其工作原理是：进水从池的切向入流，回旋360°后（按俯视顺时针向）到达出后从排放渠道排出，利用进水的一定流速作为动力，沿圆形沉砂池的内壁作切线运动；使进水在池中形成旋流，再通过浆叶以0.7m/s外缘线速度搅拌使液体旋流和轴向涡流加速污水中砂粒沉降，使水中有机物与砂粒有效地分离，同时还利用越靠中心水流断面越小，水流速度加快，底部扫流的速度向心递增的原理，将池底的沉砂以螺旋状轨迹向中心砂斗移动。
有机物在池中心部向上升起，并随出水水流一并排出，沉砂经气提装置提升进入砂水分离器，进行砂水分离后，污水流回至格栅井内，砂粒则被外运或作其它处理。
（三）工艺流程图运（四）桨叶分离机技术参数表（四）鼓风机技术参数表（四）砂水分离器技术参数表（五）结构部件说明整套旋流除砂池设备包括桨叶分离机、排砂及冲洗管路系统、砂水分离器等组成；（1）桨叶分离机它主要由驱动装置、驱动轴及搅拌器等组成。
（2）驱动装置驱动装置采用立式齿轮减速机，启动中心转盘大齿轮回转，其回转方向与沉砂来水切线方向相同，转盘通过空心轴带动旋涡叶轮。
电机电压为三相/380V/220V、频率为50Hz，绝缘等级为F级，防护等级为IP55。
回转支承采用35铸钢，装配形式为对立装配，既控制轴向串动，又确保同心度，使叶轮运转平稳。
（3）驱动轴驱动轴材质为不锈钢，为空心立轴，采用无缝管制作而成，上端由法兰与从动轮联结，从动轮固定于回转支承上，通过齿形皮带与电机输出轴上的主动轮连接传递运动，转筒中心有固定的并与驱动轴分离的输砂管和冲砂气管、提砂气管；下端安装有叶轮，通过叶轮的旋转形成旋流，加速水中砂粒沉降。
消除旋流器空气柱提高分级效率的研究
累计分数/ % 100. 00 93. 12 79. 52 73. 28 65. 00 46. 34 36. 65 24. 06 19. 16 13. 75
表 2 GT Z-旋流器与普通旋流器分级指标的比较
旋流器 类型
普通水力 旋流器
GTZ 水力 旋流器
给 料 压力 浓度
/ MPa 0. 06 0. 10 0. 14 0. 06 0. 10 0. 14
对于试验的个压力gtz2旋流器分级精度的平均值相对提高了65以上并且给料压力小时比给料压力大时分级精度提高的幅度更大给料压力为0106mgtz2旋流器的分级精度已由0135提高到了0171相对提高了100以上
第 5 卷第 3 期 1999 年 6 月
中 国 粉 体 技 术
China Powder Science and Technology
影响旋流器分级效率的因素很多, 有结构参数 的影响, 也有操作参数的影响。旋流器流场研究的结 果表明: 旋流器的空气柱对旋流器分级过程的影响 不可忽视, 它对旋流器内流场有着严重的破坏作用, 是影响旋流器分级效率的重要因素之一。本文在认 真分析研究影响旋流器分级效率因素的情况下, 通 过改进旋流器的结构, 消除或减小了空气柱对分级 过程的破坏作用, 达到了改善旋流器内流场、提高旋 流器分级效率的目的。
表 1 试验物料粒度组成
粒级 / m + 154
- 154～+ 100 - 100～+ 76 - 76～+ 50 - 50～+ 40 - 40～+ 30 - 30～+ 20 - 20～+ 15 - 15～+ 10
- 10
各粒级质量分数/ % 6. 88 13. 60 6. 24 8. 28 18. 66 9. 69 12. 59 4. 90 5. 41 13. 75
三相旋流分离器脱气除砂试验研究
摘 要： 设计 一 型 号 的 气 一液 一固三相 旋 流 分 离器样机 ， 实验 研 究其 一 次性 脱 气 、 除砂 效 率 ， 析 了影 响 分 离效 率的 因素 。 室 内在 小 分 注气量和大注气量的情况下考察 了除砂 率和脱气率与溢流分流比和底 流分流比之 间的关 系。结果表明 ， 注气量对除砂率 的影响并不大， 但 是 对 脱 气率 的 最佳 分 离效 率起 到 了一 定 的 限制 作 用 。 关键 词 ： 注气 量 ； 流 比 ； 分 除砂 率 ； 气率 脱
变化曲线。 随着底流分流比的逐渐增加除砂率较为稳定， 但是当ｆ流分 维持较高水平 ， 袁 之后平缓下降。在人口注气量加大的情况下， 随着溢流 流比增加到—定程度， 除砂率开始下降。 底流分流比的小幅增加并不会 分流比的增加 ， 大部分气体可以顺利通过溢流口排出， 除砂率增加并达 影响侧向流的除砂效果， 但是底流分流比过大就会导致底流流量增加 、 到较高水平 ； 随着分流 比的继续增加 ， 除砂率小幅下降， 因为随着溢流 侧向流流量减小 ，使得一部分应该从侧向流排出的同相颗粒随着液体 分流比的继续增加 ， 溢流排出的液体量逐渐加大， 并携带一部分粒径相 从底流 口排出， 致使除砂率降低。 对较小的固相颗粒排出， 使得除砂率有一定下降。
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： 叶＋＋ ・， ｔ＋＋ ＋
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…
察除 砂率、 脱气率的变化规律。
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一种除油型水力旋流器油水分离效率评价方法[发明专利]
![一种除油型水力旋流器油水分离效率评价方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/36487eb58662caaedd3383c4bb4cf7ec4afeb6a5.png)
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010439963.7(22)申请日 2020.05.22(71)申请人 重庆科技学院地址 401331 重庆市沙坪坝区大学城东路20号(72)发明人 黄茜 龙学渊 孟江 张其敏 (74)专利代理机构 重庆蕴博君晟知识产权代理事务所(普通合伙) 50223代理人 王玉芝(51)Int.Cl.G06F 30/20(2020.01)(54)发明名称一种除油型水力旋流器油水分离效率评价方法(57)摘要本发明提供一种除油型水力旋流器油水分离效率评价方法，包括以下步骤:步骤一，确定除油型水力旋流器的特性参数，所述特性参数包括物性参数、结构参数和操作参数；步骤二，确定目标参数，以及目标参数的分析范围；步骤三，确定除油型水力旋流器油水分离效率评价模型；步骤四，建立水力旋流器的理论与物理模型，分析水力旋流器的分离效率；步骤五，确定除油型水力旋流器油水分离效率评价模型中的未知参数；步骤六，运用评价模型进行油水分离效率评价。
本发明的除油型水力旋流器油水分离效率评价方法简便，计算结果能预测不同类型旋流器在不同工况条件下的油水分离效率，为水力旋流器设计与管理提供了依据。
权利要求书2页 说明书8页 附图1页CN 111597725 A 2020.08.28C N 111597725A1.一种除油型水力旋流器油水分离效率评价方法，包括以下步骤：步骤一，确定除油型水力旋流器的特性参数，所述特性参数包括物性参数、结构参数和操作参数；步骤二，确定目标参数，以及目标参数的分析范围；步骤三，确定除油型水力旋流器油水分离效率评价模型；步骤四，建立水力旋流器的理论与物理模型，分析水力旋流器的分离效率；步骤五，确定除油型水力旋流器油水分离效率评价模型中的未知参数；步骤六，运用评价模型进行油水分离效率评价。
2.如权利要求1所述的一种除油型水力旋流器油水分离效率评价方法，其特征在于，所述物性参数包括，油相黏度μo，水相黏度μw，油相密度ρo，水相黏度ρw，油滴粒径d，入口含油浓度c i；所述结构参数包括，小锥段上口直径D s，溢流口直径D o，尾流口直径D u，圆柱段直径D，圆柱段长度L s，尾管段长度L u，大锥角α，小锥角β；所述操作参数是包括，入口速度u，回流比R f。
旋流除砂器流场特性分析
文献标识码：Ａ
文章编号 ：１ ０ ０ ８ ． ２ ３ ９ ５ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ３ ． ０ ０ ６ ０ ． ０ ４
基金项 目： 国家 自然科学基金项 目（ ４ ０ ９ ０ ６ １ １ ） ，辽 宁省教育厅 资助项 目 （ Ｌ ２ ０ １ ３ ４ ７ ３ ｏ
作者简介：于驰 （ １ ９ ７ ８ ． ） ，女，博士 ，讲师，研 究方向：流体力学数值计算研究。
肥 的工业 生产 。２ ０世纪 ６ Ｏ年代 以后 ，人 们 开始将 旋
流器 用 于试验 设 备 以及 其 他更广 泛 的工 业领 域 ， 主要
有矿 产 冶金行 业 中 的颗 粒 分级 、 矿物 质 回收 与水 处理 ， 率 高 ，不 易堵塞 ，可有 效地 去 除钻井 液 中有 害 固相 ， 化 学工 业 中液 液萃 取 、 固一 液滤 取 、结 晶 ，空 间技 术
第３ ５卷 第 ３期 ２ ０ １ ４年 ０ ６月
大
连
大学学源自报 Ｖ＿ ０ ｌ － ３ ５ ＮＯ ． ３
Ｊ ｕｎ． ２０１ ４
Ｊ ０ＵＲＮＡＬ ０Ｆ ＤＡＬＩ ＡＮ ＵＮＩ ＶＥ ＲＳ Ｉ ＴＹ
旋 流 除砂 器 流 场 特 性 分 析
于 驰 ，王 刚 ２ 王景 昌 ，詹世 平
常规 旋流 器 以其结 构简 单 、 维护 方便 的优 点在 分 离机 械 中 占有 重要 的地位 ［ ， ２ 】 。但 是 ， 随着 现代 工 业 的发 展 ，各 行各 业对 旋流 分 离器提 出 了更 高 的要 求 。 为 了提 高常规 旋流 分 离器 的性 能 ， 多年来 专家 学者 们
中的零 重力场 分 离 ， 机械加 工 行业 中 回收润 滑 油及贵
重金 属 ，电子工业 中回收 稀有 金属 ，生物化 学工 程 中 的酶 、微 生物 的 回收 ，食 品与 发酵 工业 中的淀粉 、果
除砂旋流器分离效率试验研究
数、 操 作参数 、 物 性参 数 、 安 装参 数 等 １ ］ 。评 价旋 流
器 分离 性 能 的 指 标 有 处 理 性 能 、 分 股 比（ 又 称 分 流 比） 、 分 级效 率和 分 级精 度 。该 实 验用 固液 分 离旋 流 器， 主 要研究 除砂 旋 流器结 构参数 和操 作参 数 的变化
率 。试 验 流 程 图如 图 １ 。
对 处理 能力 产生 的影 响 。
ｌ 现场试 验条件
１ ． １ 现场试 验 装置 的设计
试 验用 除砂 旋流 器主 要技术 参数 如表 １ 所列。
流 量、 压 力 和 底 流 口直 径 对 分 离效 率 的 影 响 。 关键 词 ： 试验流程 ； 除砂旋流 器； 分 离效 率
中图分 类号： Ｔ Ｅ ９ ２ ５
文献标 志码 ： Ａ
文章编号 ： １ ０ ０ ７ — ４ ４ １ ４ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ６ — ０ ０ ６ ７ — ０ ２
ＣＨＥＮ Ｌｅ ｉ —ｌ ｅ ｉ
Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ Ｓ ｅ ｐ ａ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｅ ｉｃ ｆ ｉ ｅ ｎ ｃ ｙ Ｅｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ Ｃｙ ｃ ｌ ｏ ｎ ｅ Ｄｅ ｓ ａ ｎ ｄ ｅ ｒ
（ Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ｏ ｆＭ ｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， Ｘ ｉ ＂ ａ ｎ Ｓ ｈ ＠ｏ ｕ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｘ ｉ ａ ＂ ｎ Ｓ ｈ ａ ａ ｎ ｘ ｉ ７ １ ０ ０ ６ ５， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
旋流除砂器的性能介绍
旋流除砂器的性能介绍旋流除砂器，又称涡轮除砂器、旋流器等，是一种利用液体旋流加速和重力作用分离固体颗粒和液体混合物的设备。
它在矿山、水泥、化工、冶金等行业广泛应用，是固液分离领域的一种重要设备。
本文将从其性能方面介绍旋流除砂器。
1. 分离效率高旋流除砂器具有分离效率高的特点。
在旋流的作用下，固体颗粒会受到离心力的作用，从而被迫移向离心器的壁面，形成锥形排列。
随着固体颗粒的沉积，底部会有一个浓砂层，而上部则是相对清洁的液相，这种分离效果是其他分离设备难以匹敌的。
2. 处理能力大旋流除砂器还具有处理能力大的特点。
它采用旋流分离原理，在相同的时间内，比其他设备能处理更多的混合物。
而且，旋流器处理范围广，从小到几微米，到大至数十毫米的固体颗粒都可以分离。
3. 结构简单，易维护旋流除砂器的结构相对简单，由进口、旋流室、出口和底部排出口等部分组成。
相较其他固液分离设备，旋流除砂器不需要大量的机电设备，形状小巧，占地少，维护简单。
而且，它没有动态机械部分，不需要经常保养。
4. 适用材料广泛旋流除砂器适用于各种材料的固液分离。
从水泥工业到化学工业，从煤炭工业到矿业，旋流除砂器均能发挥良好的分离效果。
由于其经济实用、性能优异，成为了当前固液分离领域的主流设备。
5. 可靠性高旋流除砂器在使用过程中可靠性高，因为它的运作过程相对简单，不容易出现故障，维护成本低。
此外，旋流除砂器多采用耐磨材料制成，确保其长时间使用后仍然具备良好的性能，有效地延长了其使用寿命。
6. 效果稳定旋流除砂器在运行过程中效果稳定，符合所需的分离效果，而且可以对其处理能力进行调整，使之以适应运行的现场环境，更加贴合现场需求。
7. 运用广泛旋流除砂器是一种广泛应用于工业固液分离的设备，它可以适应各种不同的工业现场，具备着很强的适应性。
特别是在一些高度清洁度要求的行业，如微电子、生物制药等领域，旋流除砂器的应用更为广泛，能够满足各种实际需求。
结语以上就是旋流除砂器的性能介绍。
基于FLUENT的新型旋流除砂器流场模拟分析及分离性能研究
重庆大学硕士学位论文基于FLUENT的新型旋流除砂器流场模拟分析及分离性能研究姓名：鲁旭萍申请学位级别：硕士专业：市政工程指导教师：龙天渝2010-04中文摘要摘要重庆地区有着丰富的水资源条件，为江水源热泵技术在重庆市的应用提供了得天独厚的自然资源条件。
然而，通过分析长江水质发现，江水含砂量大大超过水源热泵机组对水质含砂量的要求，其它水质指标均能满足机组对水质的要求。
因此，如果采用重庆段的长江水作为水源热泵系统冷热源，首先需要解决江水的含砂量问题。
本研究针对长江重庆段在夏季细砂含量高、不易直接作为水源热泵水源的问题，应用数值模拟方法，开发新型、高效、运行经济的旋流除砂器，以满足热泵机组对水质水量的要求。
在对旋流除砂器的分离机理进行分析研究的基础上，构建了旋流除砂器中液固两相流的湍流模型。
应用数值模拟方法，研究旋流器中切向速度、轴向速度、径向速度、静压、动压等参数的分布特性，利用相间耦合的随机轨道模型对旋流器内的颗粒运动行为进行模拟，通过对颗粒运动轨迹的分析，寻找颗粒相运动行为和流场之间的相互影响关系。
采用数值实验，就旋流除砂器中液固两相流的入口速度、砂粒浓度、砂粒密度、以及柱段直径、溢流管、入口段和锥体结构对分离性能的影响进行了分析与研究。
通过对数值实验结果的对比分析，设计了分离效率较高的新结构旋流除砂器，并论证了此新型结构的可实用性。
该结构入口段水平内侧10°；锥段内插入400mm 的中心固棒；并在溢流管内壁加上六片斜板，斜板长、宽、厚度分别为80mm,7.5mm,1mm，斜板沿着溢流方向垂直向上，沿着壁面倾斜60°。
在最佳入口速度为15m/s，砂粒体积分数为10%的条件下，该新结构对4微米砂粒分离效率可提高到60%，溢流生产能力提高到20m3/h。
关键词：旋流除砂器，数值模拟，固液分离，结构设计，分离效率ABSTRACTWater resource in Chongqing is abundant, which provides good natural resource to application of surface water source heat pump (SWHP) in Chongqing. However, sand contents have largely over SWHP’s demand according to analyzing the water quality in the Yangtze River. All the other water quality indexes can meet the demands of SWHP. Therefore the problem of sand contents must be solved if Yangtze River in Chongqing area is used as cooling and heating source for SWHP.In this dissertation investigation an efficient and cost competitive new style hydrocyclone by simulation methods is utilize to solve the problem that Yangtze River in Chongqing area during summer season is high in fine sand and can not proper to be source of SWHP.This paper constructed turbulence model of liquid-solid flow based on analyzing and studying the separation theory of hydrocyclone. Using numerical simulation method to conduct the distribution characteristics of tangential velocity, axial velocity，radial velocity，static pressure and dynamic pressure. The moving behavior of solid particles in the hydrocyclone , which is used to do analyze so as to find the interaction between moving behavior of particles and the field, was stimulated by application of the stochastic model of interaction with continuous phase elementarily. How inlet velocity, sand concentration, sand density, diameter of column section, overflow pipe, entrance structure and cone structure influence the separation function were studied by numerical simulation experiments.Based on comparing and analyzing the results of simulation, a new type hydrocyclone with higher separating efficiency was designed and proved to be feasible. The entrance section of this structure is 10 degrees from the horizontal with inserted a central bar 400mm long and six inclined boards on the wall of the outflow pipe( length, width , thickness : 80mm, 7.5mm, 1mm), the inclined boards were vertical along outflow directions. Under the condition of the best inlet velocity 15m/s, volume fraction of sand 10%, the separation efficiency of the new style hydrocyclone raised to 60% and the outflow produce capacity raised to 20m3/h。
210998561_脱硫用水力旋流器进口压力与浓度对其性能影响的研究
【加工技术及设备】曹 卫，方 莹(南京工业大学材料科学与工程学院，江苏 南京 210009)摘要：本实验研究了水力旋流器的进口压力与浓度对旋流器性能的影响，包括生产能力、分级效率、分级精度、分级粒度等指标。
对于不同的浓度和进口压力对旋流器性能的影响做了定性的分析，研究其变化规律有助于水利旋流器的进一步优化和改进。
关键词：水力旋流器；浓度；进口压力中图分类号：TD454 文献标识码：A 文章编号：1007-9386(2007)03-0050-03Experiment Investigation of Impact for Performance for Inlet Pressure and Consistence of Hydrocyclone in DesulfurizingCao Wei, Fang Ying(College of Materials Science and Engineering, Nanjing University of Technology, Nanjing 210009)Abstract: This experiment focuses on the influence of inlet pressure and consistence to performance of hydrocyclone including output, separation efficiency, separation precision etc. By analyzing different influence of different consistence and pressure to its performance, we intend to find the relationship between paraments and results, and then make more improvements for hydrocyclone.Key words: hydrocyclone; consistence; inlet pressure1 引言石灰石湿法脱硫以其效率高、工艺成熟而应用广泛。
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降呈增 大趋 势 。底流 压力 降所 反 映的是 管路 损 失 以
及旋 流分 离器 内部损 失 ，因此流量 越 大 ，分 离 器 的 压力损 失就 越大 。但 减小 流量 也可 能会 对分 离效 果 产生影 响 。
０． ７ ０ ０． ６ Ｏ ０
５ Ｏ ／ ％
ｌ０ ０
图 ４ 底流压力降 随入 口气液 比变化 曲线
黑龙江省杰 出青年科学基金资助项 目，项 目编号 ：ＪＣ ０ ７９ ２０ １ 。 ￥王瀚伦，男 ，１７ ９ ４年 １月生 ，助理工程师。大庆市 ，１ ３ １ 。 ６ ４ １
图 １ 脱气 除砂一体化旋流器结构
（ ．装 备技 术》 ３ （ ｚ ｅ ｒ － 第 １卷 第 ４期 ２ １ ００年
转 ，最终由底部侧面的排砂 口排出，同时携带部分 液体 ；液相 （ 称作 底 流 ） 在底 部 由排液 口排 出。 则
本 文针 对脱 气除 砂一 体化 三相 分 离旋 流器 ，开 展 了压 力特 性与 分离 性能 研究 ，为三相 一体 化分 离 旋 流器 的研 制提 供 了技 术 准备 。
１ ０
脱 气除砂 一体化 旋流 器压 力特性 与分 离特性研 究
脱气 除砂 一体 化 旋 流 器压 力特 性 与 分 离特 性研 究 水
王 瀚伦 一 常 征
（ １大庆炼化公 司机 电仪厂 ２大庆油 田有限责任公司第一采油厂 ）
徐
磊 赵立 新 一
４东 北 石 油 大 学 机 械科 学 与工 程 学 院 ）
（ ３中 国核 电工 程 有 限公 司采 购 部 河 北 分 部
摘
要
介 绍 了在 油 田开展 脱 气除砂 的 必要 性 ，描 述 了所研 制 的一体化 三相分 离旋 流器 的结
构及基本工作原理。开展 了压 力特性实验和分 离特性 实验，并对结果进行 了分析。研 究表 明 ，底 流压 力降随入 口液 体流 量的增加 而加 大 ，随底 流分流 比的增 大而加 大 ；注 气时压 力降 稍 大；随溢流分流比的增加，除砂率有先提 高后下降的趋势；而随着底流分流比的增加 ，除 砂 率呈现 先稳 定 而后 下 降的趋 势 ；脱 气率 随溢 流分流 比的增加 而升 高，随入 口气液 比的加 大
随着我 国大部 分油 田开发 的不 断深入 ，同时某 些地层 由于胶结疏 松 ，生产压 差过 大 ，常导致地 层
出砂 ，使得采 出液 的含砂 量 、伴 生 气量 逐 年 增加 。 采 出液 的大 量含砂 、含气 对地 面集输 设备 造成极 大
的损害，这就使得油田除砂、脱气成为迫在眉睫的 工艺要 求 。 卜
变 化 的情况 ，可 以看 出 ，随着 底 流 分 流 比的增 加 ， 底 流压 力降增 幅有 加 大 的趋势 。
２ 脱气 除砂效 果 分析 ２ １ 溢 流分 流 比对 除砂 率 的影 响 ．
司
图 ５为入 口气 液 比 Ｒ。 ０ 的情 况 下 除砂 率 ＝６ ％ Ｅ随溢 流分 流 比 Ｆ （ 。 即溢流 流 量 占入 Ｅ液 体 流量 的 ｌ 百 分 比） 的变 化 曲 线 。 图５ 知 ， 着 分 流 比 的 由 可 随
而降低 。
关键 词
Ｏ 前 言
旋流 器
除砂 率
分 离特 性
压 力降
分流 比
脱 气率
分离 器 ，其 结构及 工作 原理如 图 １ 示 。采 出液通 所 过入 口进入 旋流 器 中 ，在密度 差 的作用 下 ，依 靠离 心力 完成分 离过 程 。气 、液 、固三相 中最轻 的气相 首先 被分 离 出 ，并 携带 部 分 液 体 （ 作 溢 流 ） 称 由顶 部排 气 口排 出 ；混合介 质在继 续下 行 的过程 中 ，同
门失灵 、仪表损 坏 、抽 油泵磨 损 加剧 、卡泵 ，影响
倒 锥
油井 的正 常生产 ；重力 分离器 、沉 降罐等 设备 内部 靠 自然重力 沉砂 较慢 ；积砂量 的增 加减少 了设备 的
口
有效容积 ，导致使用效率降低 ；等等。
因此 ，在中转站进行脱气除砂是亟待解决的问 题 。笔者 为此开 发设计 了脱气 除砂 一体化 三相旋 流
液 比的增加 ，底 流 压力 降变 化不 大 ，基本 稳定 。
Ｏ． １
Ｏ１ ．Ｏ
１１ 流 量对 底流 压力 降 的影 响 ． 图 ２为底 流 压力 降 △ ｐ随入 口液 体流量 Ｑ 的变
化 曲线 。 由图 ２可知 ，随 着流量 的增加 ，底 流压 力
Ｏ． Ｏ９ ０．８ ０
１ 压 力降 变化 规律研 究
图 ４是 在 流量 、分 流 比固定 的条 件下 ，底 流压
力 降 随入 口气 液 比 Ｒ。标准 状况 下入 口气 体流 量 占 （
入 口液体流量的百分 比） 变化 曲线。由图 ４中曲线 可知 ，注气要 比不注气时的压力降稍大 ，说明气体
对 压力 降有 一定 的影响 ，但 影 响较小 ；随着人 口气
１０ ０
图 ２ 底流压 力降随流量变化 曲线
９ Ｏ
１２ 底 流分 流 比对 底 流压 力降 的影 响 ．
摹 ８ ０
＼
◆
一◆
◆、 ◆ 、 、
◆ ◆
图 ３是样 机 在 流量 为 ２ｍ。ｈ时 压 力 降 （ 即底 流流量 占人 口液体流量 的百分 比）
油 田采 出液 含水率 的不 断上 升 ，其含 砂量 也 同 时增加 。 以胜利 油 田孤东 油 区为 例 ，每 万方 采 出液 含 砂量 为 ３～５ ｉ ，粒 径 为 ０ １ ０ ９ｍｍ 的砂 量 ｎ ． ５～ ．
样在离心力 的作 用下 ， 重质相 固相在 外旋 流 中旋
占 ７． ％ ，００４～０ １ ｍ 的砂 量 占 ２ ．％ ｊ ７４ ．７ ．５ｍ ２６ 。 原 油含 砂量 的 日益增 多给 原油集 输系统 造成 了许多 危 害 。例如 ：输 油 管 线 内大 量 积 砂 使 过 流 面 积 减 少 ，磨损 阻力增 大 ，导致管 道爆 裂 、管线 报废 、阀