过程工程学报 ›› 2021, Vol. 21 ›› Issue (5): 558-566.DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.221002
邢 雷1,2, 蒋明虎1,2, 赵立新1,2*, 谯 意1,2, 韩国鑫1,2
Lei XING1,2, Minghu JIANG1,2, Lixin ZHAO1,2*, Yi QIAO1,2, Guoxin HAN1,2
摘要: 油水分离后的测量技术广泛应用于石油开发、污水处理及化学工程等领域。如何实现快速高效的油水分隔,是精密测量领域的关键技术之一。目前,油水分隔器的结构形式较为多样,有必要开展不同分隔器的性能对比和评价研究。采用粒子成像测速技术、分隔性能实验及数值模拟等方法,对三种不同结构水力旋流器的分隔性能进行对比分析,形成了一种用于水平圆管内评价油水两相分隔性能的计算方法。结果表明,螺旋流道和导流叶片式旋流器可使流场的轴心区域形成回流,两种结构存在不同尺寸的零轴向速度包络面。入口雷诺数为6.68×104时,导流叶片结构后端流场的切向速度最大,但随着轴向距离增加,切向速度衰减程度增大,在500 mm轴向长度内切向速度最大值衰减94.05%。螺旋流道结构形成的油核在圆管轴心处体积分数最大,聚集程度更好。为了对不同结构旋流器的分隔性能进行定量评价,以圆管内轴心油核径向聚集程度及轴向的延伸长度为评价指标,形成了圆管内油水分隔效率计算方法。通过对三种结构在不同雷诺数下的分隔效率进行对比,得出螺旋流道结构呈现出了最佳的分隔性能。入口雷诺数在4.14×104~10.7×104范围内增大时,螺旋流道式旋流器的油水分隔效率由16.6%提升至82.1%,高于其他两种结构。分隔效率评价结果与分隔性能实验结果呈现出了相同的规律性,验证了分隔效率评价方法的可行性及准确性。