混沌脉冲组电场作用下油中液滴的聚结特性

混沌脉冲组(CPG)电场可用于乳化液破乳,但是乳化液滴在油中的聚结特性尚不清楚。通过数值方法研究了油中液滴在混沌脉冲组电场中的聚结特性以及电场参数对液滴聚结过程的影响。结果表明:CPG电场作用下液滴聚结过程可分为6个阶段,各阶段的呈现与电场作用时间和电场休止时间相关,其中第Ⅲ阶段的持续时间对聚结时间影响较大;占空比影响液滴聚结过程的状态以及聚结时间;电场强度的增加对液滴聚结状态无显著影响,但明显缩短聚结时间,当电场强度从500 kV/m增加到700 kV/m,液滴聚结时间从0.400 s减小到0.152 s。研究液滴在CPG电场中的聚结特性能够为CPG电场在工业中的应用提供理论依据。

入口形式对旋流器内油滴聚结特性影响研究

以等截面双切向入口旋流器以及轴向进液螺旋导流入口旋流器为研究对象,采用Euler-Euler双流体模型与群体平衡模型(population balancemodel, PBM)耦合方法,对两种旋流器结构开展数值模拟及分离性能实验,分析两种入口结构对旋流器内油滴聚结特性及分离性能的影响。结果表明:当处理量在2～6 m3?h-1、溢流分流比在10%～30%时,切向入口旋流器分离效率略高于轴向入口旋流器,两种结构最高效率均在99%以上;切向入口旋流器在入口通道内几乎不发生聚结现象,而轴向入口旋流器螺旋入口流道内聚结现象明显且沿流道方向逐渐增强;入口油滴粒径在20～50μm时,切向入口旋流器溢流口油滴粒径分布在91～98μm,底流口油滴粒径分布在87.5～91μm,两出口处油滴粒度分布均大于轴向入口旋流器,对油滴呈现出了较好的聚结效果。

液-液两相流的共直线液滴运动聚结特性

当前液-液两相流理论研究多集中于液滴群在反应器内的宏观动力学行为,对于微观下液滴与液滴相互作用机理的研究尚不彻底。为了研究油水两相流共直线上升的双液滴(油滴)之间的相互作用,基于液-液两相流理论,运用COMSOL仿真软件Cahn-Hilliard方程的相场方法建立了油滴运动模型,模拟了油滴间距离、油滴粒径、两相物性等参数对双油滴间相互作用的影响规律,进而分析油滴之间的尾流对油滴聚结的影响。结果表明:先行油滴的尾流影响跟随油滴的上浮速度,从而促使两油滴发生聚结,随着油滴间距离的增大,影响减弱,且油滴粒径越大、黏度越小,聚结时间越短。研究结果为更复杂的液-液两相流体系研究提供了参考。

含聚结构件油水分离器性能研究

由沉降和聚结机理可知选取适当的聚结构件可增加油水乳状液的粒径,加快沉降速度,从而提高分离器性能。今设计了一种含聚结构件的分离器,在长为1800mm,内径为384mm的重力式分离器内安装入口构件和聚结板,通过测量不同流速和工况条件下四种聚结板对油水乳状液的粒径质量分离效率,研究分离器性能。结果表明,倒T型入口构件可有效减少分离器流场中的回流和二次涡流,还引入了重力消能和水洗作用。聚结板可显著提高油水分离效率,在流量较大的时候,聚结板分离效果下降,出现对粒径选择性的单一分离作用。聚结板的结构和材质对液滴的聚结沉降影响很大,应根据工况和处理条件进行合理选择。

柱状旋流电脱水器分离性能实验研究

三相分离器与电脱水器常见于原油处理环节,这类设备体积庞大、处理效率低。通常电脱水器还要求入口乳状液含水率不能超过30%。为了解决这些问题,设计并制作了一种柱状旋流电脱水器,该电脱水器结构紧凑,分离效果好,能处理含水率高于30%的乳状液。针对该电脱水器的聚结特性与分离特性进行了实验研究。结果表明,该电脱水器在处理含水率20%、40%的乳状液时,液滴增大倍数最高,分别可达5.6、4.5倍;场强为356.44kV/m时,分离效率可以达到75%;适当增大乳状液在聚结段的停留时间,液滴平均粒径增大,分离效率大幅提高。