单柱单锥型液2液旋流分离管内流场的LDV诊断Ξ.PDF

第 16 卷　第 4 期 应 用 力 学 学 报 . 16　 . 4 V o l N o 1999 年 12 月 . 1999 CH INESE JOURNAL OF APPL IED M ECHAN ICS D ec 单柱单锥型液液旋流分离管内 流场的LDV 诊断 　陆耀军　周芳德　　沈　熊　周力行 ( ) ( ) 　 西安交通大学　西安　710049 　　　 清华大学　北京　100084 摘　　要 应用二维激光多普勒仪(LDV ) 对一种单柱单锥型液液旋流分离管内流场进行 了测量, 考察了流量、溢流比、压力比和气芯等参数对流场的影响。测量结果表明: 切 向速度分布呈典型的R ank ine 涡结构, 沿轴向衰减很少, 表明所用锥角是合适的; 因 该旋流管的水力直径较大, 切向速度的总体水平较低, 由此对了离特性带来不利影 响。此外, 没有观察到切向速度分布的双峰分布现象。轴向速度的总体水平较低, 尤 其是在锥形管的上游更为明显, 这既有助于增加液流在旋流管中的停留时间, 改善了 离特性, 也有利于降低压力损失, 改善旋流管的低阻特性; 雷诺应力总体上呈近轴与 近壁处大, 其它区域中小的分布趋势; 上游的轴向正应力大于切向正应力, 而下游的 切向正应力又大于轴向正应力, 表明其中湍流的各向异性特性; 在所考察的四种工况 因素中, 以流量的影响范围和程度最大, 压力比、溢流比及气芯的影响仅表现在近轴 区中。 关键词: 水力旋流器; 油水分离; 激光诊断 1　引　言 旋流分离设备虽结构简单, 但其中的流动与分离过程却相当复杂, 为了揭示旋流管中的流 动与分离规律, 长期以来人们在气固及液固旋流管的流场诊断方面业已进行大量研究, 其中 文献[1 ][2 ]报道了 . . 和 . . 等应用二维 技术对液固旋流分离管的 R K R ajam an i C A Petty LDV 研究成果, 文献[3 ][4 ]则分别给出了柳漪年和时铭显等对气固旋风分离器的测量结果; 在液 液旋流分离方面, 目前只有 . . 等采用一维 系统, 对一些局部剖面的测量结 M T T hew LDV 果[ 5 ] [ 6 ]。因液液旋流分离中的相间密度差仅为气固或液固旋流分离中的 10% 左右, 因此, 一 方面进行分离需要建立更强的离心力场, 而另一方面过强的离心力场又会导致液滴的剪切变 中国博士后科学研究基金资助 来稿日期: 修回日期: © 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 14 应 用 力 学 学 报 第 16 卷 形甚至发生再分散, 从而进一步增加液液旋流分离问题的难度和复杂性。为了开发液液旋流 分离技术, 近年来我们在此方面开展了一些较为系统、深入的研究工作, 其中包括典型旋流管 外特性研究、旋流管结构选型研究、旋流管中流动与分离过程的