气浮接触区气泡聚并行为的数值模拟

在气浮接触区内,聚并会导致气泡直径增大,对分离效果产生影响。采用相群平衡模型对接触区气泡聚并行为进行数值模拟,研究了气泡聚并发生的原因及来液流量、回流流量对气泡聚并的影响。首先分别应用Schiller-Naumann、Grace和Tomiyama 3种曳力系数模型进行模拟,所得气泡直径均与实验值吻合,无明显差异,选定Schiller-Naumann曳力系数模型对气浮中两相流动进行模拟。通过对模拟结果进行分析,表明回流入口周围上下行流过渡区域存在较大速度梯度,是导致气泡聚并的关键因素。最后研究了来液流量和回流流量对接触区气泡尺寸的影响,接触区上部气泡直径随回流流量增大而明显增大,原因在于增大回流流量使得过渡区域速度梯度升高,气泡聚并频率提高;而来液流量对气泡尺寸基本无影响。

基于相群平衡模型的浮选气泡聚并模拟

气泡尺寸分布直接影响气浮分离效率,而聚并是导致气浮池内气泡尺寸变化的主要因素。首先用实验方法测量气浮接触区气泡尺寸分布,然后用计算流体力学方法对气泡/水两相流动及气泡聚并进行模拟,最后通过对实验和数值模拟结果进行对比建立基于相群平衡模型的浮选气泡聚并行为的模拟方法,分别运用Luo、Free molecular和Turbulent聚并模型对气浮接触区气泡聚并行为进行模拟。结果表明:Turbulent聚并模型计算所得气泡尺寸分布与实验值最接近,适合模拟接触区气泡聚并;气泡平均直径随高度升高先变大后保持不变,气泡聚并主要发生在接触区中下部;气泡的加入增强了接触区流动混乱程度,上部产生对称涡流,中下部呈由边壁向中心的水平流动。

溶气气浮分离乳化油的影响因素及其作用机制

通过实验方法研究了溶气气浮除油的影响因素及各因素的作用机制。提高溶气压力可增大污水中的气泡数密度及气泡/油滴的碰撞概率,其中数密度增大是改善除油效果的主要原因。表面活性剂和絮凝剂均可改善浮选除油效果。表面活性剂可减小气泡直径并提高油滴/气泡的碰撞效率,而絮凝剂则可使油滴聚集成簇而提高气泡的捕获效率。最后通过对比几种化学助剂的效果表明,无机絮凝剂PAC相较有机絮凝剂PAM及表面活性剂SLS更适于作为溶气气浮的化学助剂。

充气型旋流器分离效率影响因素的研究进展

介绍了充气型旋流器的基本结构及特点,综述了基于旋流离心与气浮耦合而开发的充气型旋流器的研究进展。结合影响分离效率的重要因素,包括结构参数、操作参数及待处理污水的物性特征,并指出集预处理与充气旋流分离于一体将是新型充气型旋流器发展的新趋势。

气浮池接触区微气泡粒径及气含率分布实验研究

气浮技术作为高效清洁的除油工艺,常用于密度相近的液-液两相流或水中悬浮颗粒的分离。作为微气泡的产生及微气泡与油滴等悬浮物质黏附的场所,气浮池接触区水利流动状态下的微气泡粒径及气含率分布对除油效率有着重要影响。实验表明,溶气压力0.34 MPa时微气泡尺寸更小;双释放头能显著提高气含率;接触区宽度较小时,湍动作用加强微气泡聚并严重;表面活性剂浓度能降低表面张力,有效抑制微气泡聚并;最佳浓度为0.5 mg/L时,平均尺寸维持在65~70μm。

旋流分离过程中油滴聚集破碎的动力学分析

对旋流器内油滴粒子的聚集与破碎机理,以及旋流场中影响油滴粒子聚集破碎的作用力进行分析。指出油滴粒子的聚集的力大于两相界面张力时出现界面发生破裂而聚集。雷诺剪切应力作用大于粘性剪切应力,是油滴粒子发生破碎的主要作用力,同时分析了油滴粒子破碎时的临界Weber数,指出影响油滴粒子聚集破碎的部分影响因素。

催化裂化油浆脱固方法研究进展

催化裂化油浆中的催化剂颗粒是制约油浆利用的关键因素,脱除油浆中的催化剂颗粒(油浆脱固)成为急需解决的问题。介绍了国内外催化裂化油浆脱固技术的研究现状,总结了重力沉降、过滤分离、离心分离、静电分离等方法在油浆脱除催化剂颗粒方面的应用,并分析了各自的优缺点。对油浆脱固的发展方向提出了展望。

超稠油采出液旋流除砂串联试验研究

超稠油采出液中含有大量的泥和砂,对现场工艺装置和地面集输设备造成巨大的危害,必须对其进行除泥除砂处理。固-液水力旋流器结构简单,使用灵活方便,是一种常用的除泥除砂设备。以风城油田超稠油采出液为基准,进行二级固-液水力旋流器的串联实验,得出通过串联实验,分离效率明显提高的同时能量损失也较大。

物性参数对气浮器分离区流场的影响

为研究不同物性参数对气浮器分离区流场的影响,基于FLUENT软件建立气浮器模型,对不同气泡粒径和气含率下的气浮过程进行数值模拟,分析流场特性。研究结果表明:随气泡粒径的增大,分离区分层流型逐渐明显,且水平流层不断上移,气含率逐渐减低,高含气区域随水平流层上移;入口气含率升高时,分离区流型变化规律与气泡粒径增加时类似,但是气含率逐渐升高。研究结果可为气浮池实际应用中物性参数的优化组合提供参考。

新型密闭循环式气浮装置试验研究

气浮技术在污水处理方面有着广泛的工业应用,国内大部分传统气浮池由于露天设置会造成二次污染,并且受环境影响处理效果不好。鉴于此,设计了新型密闭循环式气浮装置。该装置的特点在于浮选机密闭,并且通过气液旋流器分离浮选机上方空间内气体及黏附的少量污水,由旋流分离器分离出的气体通过压缩机增压后循环使用,分离后的污染液体回注浮选机内。试验结果表明,装置处理效果稳定,入口含油质量浓度在400 mg/L范围内,除油率稳定保持在85%以上。该装置既保证了污水杂质的高效分离,又实现了整个工艺流程的循环密闭式操作运行,具有结构紧凑、无二次污染、气体接近零损耗、对环境和气候适应性强等优点,也可适用于高温高压场合。

喷射反应器内气液两相流体动力学特征

喷射反应器是一种重要的化工过程强化设备,可有效强化传质与传热过程、加快反应速率、提高反应产率,近年来在多个领域得到应用。本文对两种典型喷射反应器的结构及其工作原理进行了描述,系统地分析了各操作参数和结构参数对气体吸入量和气泡直径的影响规律,指出研究气体吸入和气泡破碎两种机制的必要性。对采用计算流体力学方法模拟喷射反应器内气液两相流进行了分析,指出Mixture模型适合研究气体吸入量,无法准确描述气泡运动和破碎这两个重要过程,提出采用计算流体力学与群体平衡模型结合的方法进行模拟,关键在于建立适合喷射反应器的气泡破碎频率模型。另外,结合工业应用的实际情况,强调了加入催化剂颗粒相的多相流分析对于指导工业应用的重要意义。

锥体开缝对水力旋流器固液分离性能的影响

设计了一种新型锥体切向开缝结构的水力旋流器,并针对锥体开缝长度、位置、数量以及开缝型式对水力旋流器分离性能的影响开展了实验研究。研究结果表明:锥体开缝会使水力旋流器的压降大幅降低;开缝长度由10 mm增大到50 mm的过程中,分离效率呈现先增大后减小的趋势,开缝长度为20 mm时最佳;第二条缝隙的开缝位置由锥体底部向上移动的过程中,分离效率也呈现出先增大后减小的趋势,距底部缝隙80 mm时分离效率最高;保持出口截面积不变,在底部开6 mm长的缝隙,另外在最佳开缝位置处开一条长缝隙时的分离效率最高,且与底部缝隙呈反方向分布是最优的开缝型式,与常规水力旋流器对比,在高流量下其分离效率仅降低了1.48%,但压降降低可达36.84%,节能效果显著,具有重要的应用价值。