新型α旋流器结构改进与实验研究.pdf

第九届全国非均相分离技术学术交流会论文集 新型Q旋流器结构改进与实验研究 车香荣王伟文王立新陈光辉李建隆 (青岛科技大学化工学院， 山东青岛266042) 擅要：针对集成膜法海水软化技术及装置对海水超滤除油除浊前的分离粒度及效率的要求。开发出了内 设导流板的新型a旋流器，并设计了曲线长锥体．通过对四种尺寸相同但结构不同的旋流器，进行水—砂物 系的分离实验研究，测定了压降、分流比、进口流速对分离效率的影响。实验结果表明：新型a旋流器对于 51un粒径的颗粒分离效率达到89．9％以上；当分流比为0．87时，其分割粒径d50为1．3pm． 关键词：新型a旋流器： 导流板：曲线长锥体： 分离效率： 分割粒径 l前言 水力旋流器是一种将流体从一维管流转变为三维旋转流动，从而在离心力场中实现对物 料的分离、分级或分选的设备。它结构简单、处理鬣大、维修操作方便、效率高、性能稳定、 投资费用低，迄今已经在化工、矿物加工、石油、轻r=、环保、食品、医药、纺织与印染业、 采矿、冶金、机械、建材及煤炭等众多部门获得了广泛应用ll】。本文针对海上油田水驱和化 学驱用水的集成膜法海水软化技术及装置，在对海水进行超滤除油除浊前用旋流器进行预处 理，去除海水中5pm以上固体悬浮物。由于海水中固体悬浮物浓度低，粒径小，常规型旋 流器达不到分离要求。必须开发高效率、低压降的新型水力旋流器。本文设计的三次曲线长 锥体、内设螺旋板的a型旋流器，以内构件实现导流和整流，使流体按限定流路流动，强化 旋转，抑制流体湍动，有效地消除了“砂环”影响，减小了压降，提高了分离效率，使得51un 以上固体悬浮物分离效率达到90％以上。 2新型a旋流器结构及工作原理 根据51un以上固体悬浮物分离效率达到900／,以上的要求，设计出新型a型旋流器，其 基本结构及参数如图1所示。其主体部分为圆柱和圆锥结构，但在筒体内设置了一个向下a 倾角的螺旋形导流板，使从进料口进入旋流器的液流以一定的倾角强制向下作螺旋运动。避 免了颗粒在项部集中，消除了常规旋流器由于水平切向进料造成的“砂环”现象【2】。同时，这 种结构以内构件实现导流和整流，又能避免相邻液流相互干扰，使流体按限定流路流动，强 化旋转，抑制流体湍动，从而提高分离效率。 锥体段为水力旋流器的主要分离段，合理的锥段内壁结构形式是旋流器高效运转的重要 因素。本文设计的方程为y=觚3+b三次曲线长锥体结构，锥体壁面光滑，不仅可以得到一个 稳定的流场，且有效减小了由于边界层分离引起的摩擦阻力和压差阻力pJ。 3实验部分 3．1实验设备 为了做对比实验，用数控机床加工出四种尺寸相同但结构不同的旋流器，各部分结构尺 寸分别为： X9Tnm：溢流管(锥形)直径Do=17／20mm底流管 筒体直径D。=50mm，进料I：IDi-18 直径Du=12mm；锥角o=60．具体结构及编号如下：常规简直线锥(1。)；常规筒曲线锥(矿)； a型筒直线锥(3。)；a型筒曲线锥(44)。 第九届全国非均相分离技术学术交流会论文集 根据大端直径与常规形式旋流器相同；底流管直径与 l二≯’一1 ‘k 一 常规形式旋流器相同的设计原则，求出曲线锥体母线方程 9·—二0—．．—一 1。 为：y=O．023363x3．365．04640 ll‘：I 4 ¨ 3．2实验物系 ㈡I／／：i。 本研究以水．细砂为实验物系，其中已知：料液浓度为 O．5％(质量浓度)：液体(水)密度p=1．0x103kg／m3；液 体(水)黏度g=1．0xlO。Pa．s：流量Q=2--3m3／h：液体 入口流速范围为35m／s。 灿