适用于超低进液量的微型水力旋流器结构优化

针对超低进液量条件下油水旋流分离精度难以保障问题,提出了一种微型水力旋流器结构。借助3D打印技术试制微型水力旋流器样机,开展室内分离性能测试。基于Plackett-Burman设计对影响旋流器分离性能的主要结构参数进行显著性筛选,得出了结构参数对底流口含油浓度影响的显著性排序。结合最陡爬坡设计与响应曲面法,对显著性较高的结构参数与底流口含油浓度间的数学关系模型进行构建,基于最小二乘法对模型进行求解,确定出可提高分离性能的结构参数最佳匹配方案。对初始微型水力旋流器结构及优化结构开展不同分流比、处理量以及含油浓度条件下的分离性能对比实验,实验得出优化后结构在溢流分流比为30%,处理量为1.0 L/min,含油浓度为2%时质量效率最高,达到99.85%。优化后旋流器的分离性能明显高于初始结构,实验结果验证了响应面设计优化方案的准确性,同时也证明了设计的微型水力旋流器在超低进液量条件下油水分离的高效性。

固-液微型水力旋流器的实验研究与数值模拟

采用正交试验和计算流体力学(CFD)的方法,对固-液微型水力旋流器进行了初步研究。实验采用的微米级固体颗粒分别为1250目和2500目的滑石粉颗粒。首先通过正交试验研究了微型旋流器处理量和进料浓度对两种粒径的滑石粉溶液的分离效率的影响,得到较优的分离操作条件。然后利用CFD的方法对微型水力旋流器的内部流场进行数值模拟,湍流相采用雷诺应力(RSM)模型,再加入离散颗粒进一步模拟微型水力旋流器内颗粒运动,其中离散相采用离散相(DPM)模型。最终得到水力旋流器的流场的压力和速度分布云图及固体颗粒运动轨迹,为进一步优化微型水力旋流器的结构参数提供了参考。

微旋流选择性分离拟薄水铝石胶体粒子的过程及影响

针对拟薄水铝石合成中反应停留时间不同,晶粒生长、聚集不均匀的问题,设计了直径10 mm的微型水力旋流器,作为粒子分离设备,期望获得性质更稳定、均一的拟薄水铝石。结果表明:采用旋流器分离拟薄水铝石粒子,可以有效地提高粒径集中度,从而提高拟薄水铝石孔径分布的集中度,同时不影响晶相结构和表面性质。多种粒度拟薄水铝石组合可能会形成多峰的孔径分布结构,这一发现有助于优化拟薄水铝石的合成工艺。成胶过程中拟薄水铝石粒子的有效分离和组合,能定向地合成特定孔结构,提高产品性能。