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液-液旋流分离技术 一、 水力旋流器简介 1.1 水力旋流器几何结构 1.2 水力旋流器工作原理 按照Bradley的定义，水力旋流器是一种“利用流体压力产生旋转运动的装置”。 水力旋流器的工作原理应包括三个部分：首先，籍切向输入流体的静压力产生旋转运动；继而，在该旋转运动中完成待分离物料的空间规律性分布；最后，经特殊的结构设计完成分离。 液体混合物从入口沿切向流进入口段后，产生高速旋转。由于混合物中轻重组分的密度不同，在离心力的作用下，重组分将向旋流器回转壁面处运动，并在壁面附近浓集，在旋转过程中，逐渐向底流出口运动，最终排出旋流器。与此同时，轻组分将向旋流器中心轴处运动，形成中心核，并向入口方向运动，从溢流出口排出。这样就实现了轻重组分的分离。 水力旋流器示意 水力旋流器的突出特点 a、占地面积小。例如，处理量1.92?104m3/d， 常规系统占地160m2，旋流器占地仅18m2. b、重量轻 。不到常规设备重量的1/5。 c、分离效率高。一般达到85%，最高95~99% d、可靠性高。无运动部件；维护简便。 e、流量调节范围宽。 f、安装方向不受限制。 g、工艺流程简单。可取消大量的管线和昂贵的 沉降装置。 1.3 水力旋流器发展简史 几位里程碑式的人物和事件： 1） Bretney，1891，在美国申请了世上第一个水力旋流器专利。 2） Driessen，1939，将水力旋流器用于煤泥水的澄清作业（荷兰） 3） Kesall，50年代，提出了关于水力旋流器三维流动的经典性描述。 4） Bradley，60年代，《水力旋流器》（英文）（1965年） 5） 八十年代， D.A. Colman 和 M.T.Thew, 1980年, 公布了“液液分离旋流器”研究成果；1984年，旋流器用于海洋石油工业。（“南安普敦双锥型”、“Colman 型”、“Colman Thew 型”） （Southampton University, UK ) L.Svarovsky , 1984年出版了他的专著《水力旋流器》（Hydrocyclones） （University of Bradford, UK ) 从1980年开始，由英国的BHRA（水力学研究会）发起的国际水力旋流器学术会议已经举行了6届。 从与会论文来看，水力旋流器理论研究的深入与应用范围的广泛都是前所前所未有的。依目前情况分析，我们完全有理由认为，水力旋流器在其诞生100余年之际，其理论与应用的研究正处于一个空前的活跃期，而且还将蓬勃发展下去。 水力旋流器在分离领域的应用 1.4水力旋流器流场的基本特征 四种基本运动形式： 外旋流、内旋流、短路流、循环涡流； 两个基本特征： 轴向零速包络面（简记作LZVV, LZVV：line of zero vertical velocity） 中心空气柱 1.5 水力旋流器性能参数 旋流器的性能主要通过以下几个参数来描述： （2） 粒级效率 粒级效率表示分离设备分离性能的重要指标。它表示来流中某一粒径的液滴经旋流器处理后从连续相中分出的概率。不同粒径的液滴其运移概率总处于0～1之间。液滴粒径愈大，从连续相中分出的概率愈高，其运移概率就愈大。好的分离设备能使较小的液滴有较大的运移概率。其定义可表示为： εd= ε(d) 式中： εd ---旋流器粒级效率，即对应于某 一油滴粒径下的分离效率； d --- 油滴粒径。 （3） 分割粒径 定义： dcut= d |εd =50% 即：粒级效率为50%处所对应的粒径；用d50表示。我们希望旋流器有较小的d50 （5） 压降比 压降比表示旋流器三口压力之间的关系, 它通常用符号PDR表示。 PDR=(Pin-Po)/(Pin-Pu) 式中：Pin--入口压力，MPa； Po---溢流口压力，MPa； Pu---底流口压力，MPa。 在旋流器实际应用场合下，人们将通过调节压降比来控制、调整旋流器的性能。 影响旋流器分离性能的因素 影响水力旋流器分离性能的技术参数有几十个，主要包括三大类： 结构参数、 操作参数、 物性参数。 对这