一種靜螺旋柵式動態(tài)旋流器設(shè)計及其操作參數(shù)對分離效率的影響研究.pdf

1、本文在傳統(tǒng)的靜態(tài)旋流器和動態(tài)旋流器的研究基礎(chǔ)上，設(shè)計了一種新型的靜螺旋柵式除油型動態(tài)旋流器。該油水分離器不僅運(yùn)用了經(jīng)典的靜態(tài)旋流器的旋流筒結(jié)構(gòu)，而且還在旋流筒的入口處設(shè)計了一個靜止的螺旋柵結(jié)構(gòu)，同時該旋流器的旋流筒可以在電機(jī)的帶動下實現(xiàn)高速旋轉(zhuǎn)。
　　在前期的研究工作中已經(jīng)實現(xiàn)了對動態(tài)旋流器強(qiáng)制渦流形成控制機(jī)理的研究、強(qiáng)制渦流前推穩(wěn)定機(jī)理的研究以及旋轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)速對分離效率影響的研究。本文的重點將是研究旋流器其他操作參數(shù)（入口濃度、入口

2、流量和壓降比）對該油水分離器的分離性能的影響以及旋流器對于深水環(huán)境壓力及內(nèi)外壓差適應(yīng)控制機(jī)理的研究。
　　本文通過理論推導(dǎo)和CFD(Computational Fluid Dynamics)仿真研究得到了入口濃度、入口流量和壓降比對旋流器分離效率和分流比的影響情況。旋流器分離效率對入口流量變化是非常敏感的，而對入口濃度的變化不是太敏感。當(dāng)入口流量很小的時候，分離效率還是不錯的，但是分流比比較低。當(dāng)入口流量不斷增加，分離效率開始會有

3、一點點波動，當(dāng)入口流量很大的時候，分離效率會顯著地下降。而入口濃度比較小的時候，對分離效率的影響非常不明顯。當(dāng)入口濃度大于一定值的時候，分離效率會直線下降。壓降比隨著入口壓力的增加先是很明顯地降低然后逐漸趨于平穩(wěn)，而隨著出油口壓力的增加成線性關(guān)系不斷降低。而旋流器的分離效率隨著壓降比的增加先明顯地增加然后趨于平穩(wěn)，而旋流器的分流比隨著壓降比的增加成線性關(guān)系不斷降低。為了讓旋流器的綜合性能達(dá)到最優(yōu)，旋流器的壓降比應(yīng)該保持在1.3左右。此外

4、，為了適應(yīng)深海壓力環(huán)境，本文不僅為旋流器部分設(shè)計了系統(tǒng)的密封方案，還通過仿真研究了深海壓力是否對旋流器的分離性能有影響。仿真結(jié)果顯示，只有旋流器的壓降比一定，環(huán)境壓力對旋流器的分離性能基本不會產(chǎn)生任何影響。
　　最后，本文根據(jù)理論和仿真的情況不斷改進(jìn)所設(shè)計的實驗裝置，并作了大量的實驗研究。雖然實驗中的一些缺陷使所得到的實驗數(shù)據(jù)與仿真的數(shù)據(jù)還存在一定的差距，但是實驗結(jié)果能夠很好地驗證前文的理論和仿真的結(jié)果。理論和仿真所得到的操作參數(shù)