卧式紧凑型旋流气浮装置旋流筒结构优化数值模拟研究

由于油田开发采出液含水率上升和海上平台空间的限制,亟需紧凑型污水处理设备用于对海上油田含油污水处理。对此设计了卧式紧凑型旋流气浮装置,通过Fluent数值模拟方法对该装置旋流筒区域的流场分布及油水分离性能开展了系统研究,探究了旋流筒结构、入口管径、含油污水入口速度和入口含油率等因素对油水分离效果的影响。结果表明,在入口管径为20 mm,含油污水入口速度为2 m/s时,采用导流叶片的旋流筒结构能获得较好的流场分布;含油污水入口速度越大切向速度衰减越严重;旋流筒在高度为100~300 mm时切向速度衰减较大,在高度为300~650 mm内衰减较小;相同含油污水入口速度下,增大入口管径能使旋流筒内油相体积分数增大;增大含油污水入口速度反而会导致旋流筒内油相体积分数减小;旋流筒内油相体积分数呈“U”型分布,且随入口含油率增大而增大,与入口含油率成正比。

卧式气浮器设计及流场仿真研究

为了提高卧式气浮器的除油效率,对卧式气浮器的结构进行优化设计计算。采用CFD(Computational Fluid Dynamics)技术,研究了不同结构的流场变化特性。仿真结果表明,卧式气浮器流场仿真过程显示出阶梯分层效果,可以处理含油废水;当入水口在左中间轴向,挡板高度为120 mm和出水口在右中间轴向时,卧式气浮器的除油率最高可达98.75%。

真空环境下小孔节流径向气浮轴承特性研究

单轴气浮台中的涡流力矩主要是由径向气浮轴承的制造误差引起的。采用CFD软件首先研究了真空环境对小孔节流径向气浮轴承的承载力、耗气量的影响规律,其次对比研究了真空环境下简化和实测常见制造误差对涡流力矩的影响规律。在常压和真空环境下,进、出口压力差相同时,常压环境下静态承载能力优于真空环境;当出口压力逐渐越接近真空时,承载力下降趋势更加突出;在真空环境下的平均耗气量要比常压下小。对简化的制造误差进行分析时,涡流力矩出现正弦周期性变化,其峰值出现规律与制造误差的相对位置有关。依据实际误差测量数据进行建模分析,发现涡流力矩在一定范围内波动,这是轴颈制造误差与节流孔直径制造误差共同作用的结果,峰值数量和位置与节流孔的数量和相对位置一致,且节流孔直径制造误差也会对峰值时的涡流力矩结果产生影响。

基于改性植物单宁生态絮凝-缓释气浮技术的探讨

针对城市水体黑臭现象频发且治理困难的问题,利用接枝共聚法制备获得具有较高分子量和阳离子度的植物单宁絮凝剂(TGCC),以常州市北市河原位黑臭水样为对象,配合使用缓释气浮剂(CR-CP),开展生态絮凝-缓释气浮模拟实验,验证了改性植物单宁生态絮凝-缓释气浮技术的高效性及其应用于城市黑臭河道水质净化的可行性。从“外源污染控制”“水质提升修复”“长效稳定维护”“突发应急处理”4个方面提出了城市黑臭河道治理方案。

闭式矩形静压气浮导轨快速优化设计

针对闭式矩形静压气浮导轨静态性能较差,主流的优化设计方法耗时久的问题,本文快速优化设计了一款闭式矩形静压气浮轴承。首先,采用FLUENT软件搭建了矩形气浮轴承的仿真模型,采用此模型进行仿真计算,分析了不同节流孔分布位置和节流孔个数对矩形气浮轴承的静态性能影响,并确定了最优的节流孔分布位置和节流孔个数。再通过响应面优化设计方法分析拟合了节流器结构参数与气浮轴承的承载力、刚度和耗气量的曲线,结合响应面曲线图快速得到矩形气浮轴承的最优设计参数,缩短了分析时间,优化后的结构参数承载能力和刚度分别提高了11.27%和80%,耗气量降低了15.86%,最终进行了实验验证,实验测试值和仿真值曲线基本拟合一致,表明了该方法在气体静压轴承结构参数设计中的可靠性和准确性。本文对矩形静压轴承的快速设计优化具有重要参考价值。

石油石化含油废水混凝气浮处理系统研究进展

随着我国油气开发过程中主力区块油气含水率的不断攀升以及非常规油气资源的深入开发,油气开采伴生废水水量逐年增加。油气开采技术的不断更迭致使废水水质呈现油含量高且乳化稳定性强、悬浮物含量高且密度变小的特性。针对乳化油、分散油和轻质悬浮固体的去除成为含油废水处理工艺中较为关键的环节。概述了混凝和气浮除油的原理及影响因素,综述了混凝气浮系统的研究现状,包括对气浮气泡产生方式、气浮池结构以及气浮耦合工艺等方面的研究进展,在此基础上提出通过旋流场与涡流场相结合,同时强化复合功能性药剂体系在涡流场中的破胶与聚结分离效果,实现集氧化、破胶、絮凝、气浮和分离等多种功能于一体的混凝气浮反应系统的开发及应用将是未来油气田污水处理的发展趋势。

沉淀-气浮-深度处理联用工艺排泥水处理系统设计

吉林省某水厂工程近期设计规模为2.5×10^(5)m^(3)/d,远期设计规模为5×10^(5)m^(3)/d。采用沉淀-气浮-深度处理联用净水工艺,根据原水水质灵活组合。文章介绍了多运行模式排泥水系统设计,主要包括集泥池、排渣池、排水池、回流水池、浮动槽排泥池、浓缩池、上清液收集池、平衡池、脱水机房及废水调节池。该系统具有运行灵活、水资源利用率高、药剂运行成本低、回流冲击负荷小的优点。砂滤池反冲洗排水静沉后上清液回用,底泥排至排泥池处理。炭吸附池反冲洗排水回用方式根据水质确定。设计废水调节池及废水排出管道,解决了厂外部无市政污水管道的问题。排泥水处理系统工程费为7900万元。

基于流体域仿真的高速风机气浮箔片轴承动静特性研究

气浮轴承特性对高速风机转子稳定性有显著影响,气浮轴承的静特性与动特性计算是准确获得转子系统失稳转速的基础。通过建立气浮轴承物理模型,以及对应的流体域模型,设定气浮轴承工作状况下的参数,模拟其在工作状况下的流体域分布情况,调整轴心位置,找到标准工作状况下的轴心位置,实现气浮轴承的静特性计算。在静特性计算的结果的基础上,赋予轴颈同频的扰动,模拟流体域分布情况,得到在给定扰动情况下轴颈的受力情况,根据力的变化求解得到气浮轴承对应的刚度系数与阻尼系数,实现气浮轴承动特性的计算。结果表明:随着转速的不断提升,稳定时的轴心位置会逐渐向气浮箔片轴承的圆心靠近;在一定的工作转速范围内,轴承的直接刚度系数随着转速的提升而下降,直接阻尼系数则在工作转速范围内下降到达低值后上升。分析气浮轴承的特性系数与转速之间的变化规律,可为开展转子系统动力学研究提供理论基础。

放射状楔形槽气浮支承静态性能分析

为提升小孔节流气浮支承的静态性能,设计一种放射状楔形槽气浮支承,该楔形槽呈放射状,其周向截面、径向截面和轴向截面分别为扇形、矩形和梯形。建立放射状楔形槽气浮支承的CFD模型,分析楔形槽结构参数对气浮支承静态性能的影响规律。结果表明:采用放射状楔形槽能够改善气浮支承的气膜压力分布,并提升其承载力和刚度;气浮支承承载力随楔形槽放射角度、入口高度和楔形角的增加逐渐增大,随楔形槽半径增加先升高后降低;气浮支承刚度随楔形槽放射半径、角度、入口高度和楔形角的增加逐渐提高。实验结果与预测结果吻合较好,验证了模型的可行性和准确性。

氢燃料电池用气浮离心空压机实验与模拟研究

气浮轴承离心空压机具有无油、高效、低成本、轻量化和动态响应性好等优点,已成为车载氢燃料电池空压机的最佳选择。本文介绍了自主研发的额定压比2.8、质量流量130g/s、转速88000r/min、功率22kW的两级气浮轴承离心空压机,用于匹配电堆功率130kW的车载氢燃料电池。在离心空压机气动性能试验台上测试了空压机在60000~95000r/min范围内的气动性能,同时构建了离心空压机的泄漏通流模型并对其进行了数值模拟,最后将模拟结果与实验数据进行了对比分析。研究结果表明,该离心空压机在实验时最大转速达95000r/min,最大绝热效率可达77.04%。

气浮技术在油田采出水处理中的应用研究进展

聚合物等物质在采油技术中的应用使含油污水处理困难。气浮分离技术因其分离效率高、占地面积小和成本低等优点,近些年来被广泛应用到油田水处理中。归纳了气浮类型,比较了不同气浮技术的原理及优缺点,分析了气浮处理化学驱采出水效率低的原因,重点介绍了近些年来气浮与其他技术耦合在采出水处理中的应用,并对气浮的发展方向进行了展望。

应用于轴孔零件装配的静压气浮工装设计

为降低轴孔零件装配摩擦、提高装配定位精度,通过研究气浮工装的气体流量数学模型,借助仿真手段分析不同节流孔直径及气膜厚度对气浮工装的工作稳定性、承载力、静态气体质量流量的影响。根据研究结论设计一种气浮工装,并根据实验验证了气浮工装能有效提高轴孔零件的装配定位精度。研究表明:当节流孔直径为0.5 mm、气膜厚度为20μm时,气浮工装具有良好的承载能力和工作稳定性。

混凝气浮-A2O-臭氧氧化处理餐厨废水的工程实例

针对餐厨废水的高油脂、高有机物及高浊度特点,一个有效的处理工艺是采用“混凝气浮—A2O—臭氧氧化”组合工艺。该工艺首先通过混凝气浮去除大部分悬浮物与油脂,提高后续生化处理的效率。A2O处理环节进一步降解有机物,提升水质,然后通过臭氧氧化深度处理水质,有效去除残余的难降解有机物。整个工程配备自动化控制系统,操作简便,确保处理效果稳定高效。通过这一工艺处理的餐厨废水,出水水质稳定符合《污水综合排放标准》(GB8978-1996)的三级标准以及《污水排入城镇下水道水质标准》(GB/T 31962-2015)的B级标准中的较高要求,展示了该工艺在餐厨废水治理方面的优越性能和良好的市场前景。

基于COMSOL的气浮轴承动态刚度分析

针对气浮轴承的性能分析对于气浮轴承的高效及可靠应用有着重要的作用,COMSOL软件可以轻松完成气浮轴承的静压薄膜、负载计算,然而通过仿真分析动态刚度来确定空气轴承的稳定性却非常困难。文章阐述COMSOL完成气浮轴承频域分析的具体过程,通过对频域扰动分析参数的调整,并通过对气浮轴承的仿真计算验证该分析方法,结果证明:该分析方法适用于各种气浮轴承的设计分析,包括多物理场分析。

气浮机在石油污水处理中的应用研究

开采石油的过程中会产生油污,因为石油的形成方式较为复杂,导致油污成分一般较多、结构复杂,而气浮机作为一种高效、环保的污水处理设备,在石油污水处理中得到了广泛应用.基于此,本文介绍了气浮法的类型及原理、压力溶气气浮机在石油污水处理中的优势,随后详细阐述了气浮技术的影响因素,最后提出了压力溶气气浮在石油污水处理中的应用方式.

气浮/铁碳/Fenton+水解+A/O+接触氧化组合工艺处理农药废水

采用气浮/铁碳微电解/Fenton+水解酸化+A/O+接触氧化组合工艺处理农药废水,运行实践表明:当工艺废水平均进水COD、NH_(3)-N、甲苯质量浓度分别为7866、56、53 mg/L时,处理出水平均COD、NH_(3)-N、甲苯质量浓度分别为435、13、0.4 mg/L,平均COD、NH_(3)-N、甲苯去除率分别为94.5%、81%、99.2%,去除效果明显。经过该工艺处理后,排水水质达到《污水排入城镇下水道水质标准》(GB/T 31962—2015)B级标准。该工艺可为类似农药废水项目设计、建设及运行提供参考。

气浮-微电解-两级AO-MBR-混凝处理果仁类食品废水的工程实例

针对某果仁食品废水果胶含量大、色度高、有机物浓度高等特点,设计采用曝气调节-气浮-铁碳微电解-混凝-两级AO-MBR-混凝沉淀组合工艺进行处理,介绍了该组合工艺的流程、主要设计参数及处理效果。进水COD、TN、TP的浓度分别为3468、59.13、13.23mg/L。废水经过该组合工艺处理后,COD、TN、TP的去除率可达到99.45%、93.40%、99.70%,出水水质优于《广东省水污染排放限值》(DB44/26-2001)第二时段一级排放标准。

气浮垫的误差均化能力研究

为探究小孔节流气浮轴承的误差均化能力的主要影响因素,建立单个气浮垫的误差运动模型,并利用所定义的均化系数研究气浮垫误差运动、导轨条形状误差和气浮垫结构参数三者之间的定量关系。研究表明:对于长波长的导轨条形状误差(波数为0~1),当波数逐渐增加时,均化系数从1逐渐降低到接近0;对于短波长的导轨条形状误差(波数为1~10),当波数靠近或者等于正整数时,均化系数取接近于0的最小值;当波数靠近或者等于正整数加0.5时,均化系数取小于0.25的局部最大值;结构参数中,封气边宽度对误差均化能力有很大影响,气垫间隙和小孔节流器孔径对误差均化能力基本无影响;当移动速度小于10 000 mm/s时,移动速度对误差均化能力的影响微弱。

水解酸化+两级AO/MBR+臭氧催化氧化+BAF+气浮处理TFT-LCD废水

以某薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)企业的废水处理厂为例,对其接纳的废水进行分析。针对废水成分复杂、水质变化大、污染物浓度高、可生化性差以及排放要求高的特点,将废水分为有机废水、酸碱废水和含氟废水进行分类收集、分质预处理,经预处理后的3种废水混合后再进行进一步处理。根据混合废水的水质特性,设计开发了水解酸化+两级AO/MBR+臭氧催化氧化+BAF(DN型)+气浮+次氯酸钠消毒的组合处理工艺。运行结果表明,该组合工艺运行稳定,试运行期间平均出水COD、BOD_(5)、NH_(3)-N、TP、TN、SS、F^(-)、总铜分别为15、2.1、0.16、0.13、3.8、2、0.81、0.19 mg/L,出水水质能够稳定达到设计要求,直接运行成本约5.17元/m^(3)。

加工误差对静压气浮主轴静动态性能的影响

为了改善静压气浮主轴静动态性能,研究了非均匀分布变节流孔直径静压气浮主轴结构。基于有限差分和线性小扰动法分析节流孔直径和分布不均匀性对主轴承载能力的影响,研究了轴套存在周向或轴向加工误差(正弦波纹、矩形波纹和三角波纹)对主轴静动态性能的影响。结果表明:节流孔直径系数为0.9~0.95时,承载能力提升最明显;周向或轴向加工误差有助于提高主轴承载能力;矩形和三角形波纹提高新型主轴承载能力更显著;轴向矩形波纹、三角波纹更有助于提高主轴稳定性;随着加工误差幅值增大,主轴稳定性降低。