卧式双堰型三相分离器液层厚度的计算模型

针对卧式双堰型三相分离器设计方法的不足,分析了双堰型三相分离器的结构原理及操作特点,并考虑堰板高差、溢流堰顶液层厚度、溢流速度及集油槽底部流动阻力,应用能量守恒方程建立了液层厚度的计算模型;同时建立双堰型三相分离器实验装置,在较宽的油/水流量及油/水比的范围对分离器的流动过程和液层厚度进行了实验观察与测试。结果表明,按理想的静力学关系建立的液层厚度模型显著偏离实际,而本文提出的液层厚度计算模型预测值与实验测试值吻合良好,最大偏差小于6.5%。基于该模型,可分别确定分离器中轻相液层与重相液层的厚度和沉降分离段长度,进而明确液-液分离过程的控制步骤,从而为传统设计方法(停留时间法)的改进提供了重要依据。

共轴流水包油型微液滴形成过程的实验与数值模拟研究

在不同操作条件下对水包油系统中微液滴的形成过程及粒径大小进行了系统实验观察和测试,同时利用VOF/CSF模型对液滴形成过程进行了数值模拟,模拟结果与实验非常吻合;在此基础上,考虑两相流速、黏度、界面张力及壁面效应等因素,对液滴形成过程进行了进一步的模拟研究。结果表明,与传统油包水系统相比,水包油系统液滴的形成也有滴流(dripping)和射流(jetting)两种流型,但水包油系统能在更高的两相流速下保持滴流操作,而射流主要出现在离散相速度极高的条件下且很不稳定;滴流条件下生成的液滴具有很高的单分散性,且可改变流速提高产生频率,而射流条件下产生的液滴单分散性差,且易于出现卫星液滴;滴流条件下影响液滴粒径的显著因素是连续相流速、黏度、界面张力和壁面效应,其中前三者的影响可用毛细管数表征;研究对各影响因素的作用机理进行了阐释,并综合实验与模拟结果,给出了不同操作条件和装置尺寸下液滴生成粒径的预测关联式。