气浮过程中油滴与气泡相互作用的数值模拟

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旋流气浮工艺接触区气泡-颗粒碰撞理论研究

ｅｉｃｆｉｅｎｃｙｍｏｄｅｌｏｆｃｙｃｌｏｎｅｆｌｏｔ￣ｉｏｎ，ｗｈｉｃｈｂａｓｅｓｏｎｔｈｅｃｏｌｌｉｓｉｏｎｍｏｄｅｌｉｎｇｍｅｔｈｏｄｓｉｎｇｒａｖｉｆｉｅｌｄａｎｄｔｈｅ
Ｘｉｕ — ｌｉ，ＷＡＮＧＣｈｕｎ — ｓｈｅｎｇ，ＷＡＮＧＪｉａｎ－ｗｅｎ ’ ，ＺＨＡＮＧＭｉｎｇ（１．ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｂｅｉｊｉｎｇ
中环境科学研究院，北京１０００１２；３．中国海洋石油研究总院，北京１０００２７）
摘要：为了对旋流气浮过程中的动力学行为和气浮分离效率进行准确预测，在借鉴重力场下气泡颗粒碰撞模型建立方法的基础上，考虑旋流气浮的特点，首次将表征流态的雷诺数引入到各种碰撞过程中，推导建立了旋流气浮接触区的气泡颗粒碰撞效率模型．理论模型显示：低强度旋流气浮工艺中气泡颗粒的各种碰撞效应主要与雷诺数、气泡和颗粒直径有关．当颗粒直径接近于分子直径时，即直径为１ａｍ时。碰撞主要受扩散碰撞所控制；当颗粒在１～１０ｎｍ之间时，碰撞主要受扩散碰撞和离心沉降效应的共同作用所控制；当颗粒在１０ｎｍ～１ｐｍ时，碰撞

气泡在液体中运动过程的数值模拟

气泡在液体中运动过程的数值模拟气泡在液体中运动是一种常见的现象，它不仅具有一定的科学研究价值，同时也在工业生产和生物领域中有着广泛的应用。

为了更好地理解和预测气泡在液体中的运动行为，科学家们采用数值模拟的方法进行研究。

气泡在液体中的运动过程可以用流体力学的理论进行描述，其中液体可以被视为连续介质，而气泡则被视为一个个微小的物体。

在数值模拟中，液体的运动可以由Navier-Stokes方程组来描述，而气泡则可以通过对气泡表面上的力进行建模来考虑。

一般来说，气泡在液体中的运动受到多种因素的影响，其中最主要的是浮力、表面张力和惯性力。

浮力是由于气泡的体积较小而在液体中受到的向上的力，它与液体的密度差和气泡的体积有关。

表面张力是由于液体分子之间的相互作用而产生的，它使气泡表面上的液体分子形成一个薄膜，从而使气泡具有更高的能量。

而惯性力则是由于气泡在液体中的运动速度较快而产生的，它与气泡的质量和运动速度有关。

在数值模拟中，一般采用计算流体力学（CFD）方法来模拟气泡在液体中的运动。

CFD方法可以将流体力学方程离散化为有限体积或有限元的形式，并通过迭代求解来得到数值解。

在气泡模拟中，需要考虑气泡的形状、运动速度和周围液体的流动情况等因素，同时还需要考虑气泡与液体之间的相互作用。

在模拟气泡在液体中的运动时，需要确定气泡的初始位置、初始速度和初始形状等参数。

这些参数可以通过实验测量或者根据实际情况进行估计。

在模拟过程中，需要考虑气泡与液体之间的相互作用，通常采用两相流模型来描述气泡和液体之间的相互作用力。

同时，还需要考虑气泡表面上的力，包括浮力、表面张力和惯性力等，以及气泡内部的压力变化等因素。

通过数值模拟，可以得到气泡在液体中的运动轨迹、速度和形状等信息。

这些信息可以用来分析气泡在液体中的运动规律，进而预测气泡在不同条件下的运动行为。

例如，在工业生产中，气泡在液体中的运动对于液体混合、传质和传热等过程有着重要的影响，通过数值模拟可以优化液体的流动方式和设备结构，从而提高生产效率。

工业油水分离器工作原理

工业油水分离器工作原理
工业油水分离器通常是使用物理分离的原理将工业废水中的油和水分离开来。

其工作原理如下：
1. 重力分离：工业油水分离器通过设置斜板或构造类似漏斗形状的容器，使油和水在重力的作用下自然分离。

由于油比水轻，所以油会浮在水的表面。

分离器的设计使得油可以从分离器的上部取出，而清水则从底部排出。

2. 气浮分离：气浮分离是通过向废水中注入气体，使其中的微小油滴和气泡结合形成浮力，从而使油滴浮起来，从而实现分离。

气浮分离器通常包含一个气泡发生器来生成气泡，并应用混合室和沉淀室来确保有效的油水分离。

在混合室中，气泡和油滴发生碰撞和聚集，形成大型的油团。

然后，气泡和油团一起浮起到上部，而清水则从底部排出。

3. 滤过分离：滤过分离是通过将废水通过一系列过滤器或分离膜来实现油水分离。

过滤器通常由多层细密的滤网组成，可以将油滴截留在过滤器上，而清水则通过过滤器透过。

4. 电泳分离：电泳分离是通过电场作用使油和水分离。

在电泳分离器中，通过施加电流或电压，使油和水中的离子向相应的电极迁移，从而实现油水分离。

这种方法适用于含有电离性物质的废水。

5. 化学分离：化学分离是通过向废水中加入特定的化学试剂，使油和水发生化学反应，从而实现分离。

例如，可以加入凝絮
剂来使微小的油滴聚结成大的油块，然后通过重力分离或滤过分离来分离油水。

这些是常见的工业油水分离器的工作原理，不同的分离器会根据具体需求选择适合的分离原理和技术。

油水分离器工作原理

油水分离器工作原理
油水分离器是一种用于分离工业废水中油和水的设备，它能够有效地将废水中的油和水分离，达到环保和资源回收的目的。

油水分离器的工作原理主要包括物理分离和化学分离两种方式。

物理分离是指利用油水之间的密度差异和表面张力差异进行分离的过程。

当废水中的油和水混合在一起时，由于它们的密度不同，油会浮在水的表面形成一层油膜。

油水分离器通过设置不同的分离装置，如沉降池、气浮池和滤油器等，利用重力沉降和气浮原理将油和水分离开来。

在重力沉降过程中，油水分离器会将废水缓慢地通过分离装置，使油和水分层，然后分别排出。

而在气浮过程中，通过向废水中通入气泡，气泡与油滴结合形成浮力，使油滴浮到水面上，然后通过刮油器将油膜刮除，从而实现油水分离。

化学分离是指利用化学方法将废水中的油和水分离的过程。

化学分离主要包括凝聚沉淀法和离子交换法两种方式。

凝聚沉淀法是通过向废水中添加凝聚剂，使悬浮的油滴凝聚成较大的沉淀物，然后通过过滤或离心等方法将沉淀物和水分离。

离子交换法是利用离子交换树脂对废水进行处理，通过树脂对油水中的离子进行吸附和交换，使油和水得以分离。

除了物理分离和化学分离外，油水分离器还可以通过生物分解和电化学分离等方式进行油水分离。

生物分解是利用微生物对废水中的有机物进行降解，从而实现油水分离。

电化学分离则是利用电场对废水中的油和水进行分离，通过电化学反应使油和水分离。

总的来说，油水分离器的工作原理是多种多样的，可以根据废水的性质和要求选择合适的分离方式。

通过合理的设计和操作，油水分离器能够高效地将废水中的油和水分离，达到环保和资源回收的目的。

模拟方法1——(一维油水两相流数值模拟)

KK rw KK ro 令：λw = ；λo = ；λ = λo + λw uw uo
∂ ∂P λ ⋅ + qv = 0 ∂x ∂x
λn 1
i+ 2
(4)
n +1 n +1 n +1 n +1 Pi + P P − P − 1 i i −1 − λn 1 i i− ∆xi ∆xi 2 + qvi = 0 ∆xi
(5)
China University of Geosciences, Beijing
9
三、差分方程组的建立
i=1为水注入处，为水注入处，i=n为油或油水产出处（为油或油水产出处（第一个和第n个网格有源汇相，个网格有源汇相，其余没有）没有）
1 2 …… i-1 i i+1 …… n-1 n
i-1/2 i+1/2
分三种情况讨论：分三种情况讨论：（1）第2个至第n-1个网格：网格：无注入、无注入、也无产出：也无产出：qv=0
n +1 n +1 n n +1 n +1 λn 1 ( Pi + − P ) − λ ( P − P 1 i 1 i i −1 ) = 0 i+ 2 i− 2
Reservoir Simulation
一维油藏数值模拟方法
刘鹏程
China University of Geosciences, Beijing
1
第一节一维两相水驱油的数值模拟方法
特点：特点：1、系数矩阵均为三对角 2、油水两相简单处理川东大池干气藏，川东大池干气藏，长20km，宽<2km，隐蔽油气藏
i=1 i=2

船舶油污废水的处理工艺研究

船舶油污废水的处理工艺研究作者：赖力来源：《航海》2021年第06期摘要：本文阐述了船舶油污废水来源、特性及危害，介绍了船舶油污废水处理工艺，包括重力沉降法、浮选法、生物法、混凝法及其他组合工艺等。

关键词：船舶油污废水;污水治理;处理工艺根据《中国统计年鉴2019》，2018年我国沿海港口货物吞吐量达92.24亿 t，比2015年增长了17.57%，对外贸易增长的同时面临着沿海港口船舶污染日益严峻的问题[1]。

船舶含油污水是指在船舶主辅机舱等舱室产生的含油污水，其泄漏和排放对海洋环境污染危害较大，其污染物可能通过食物链影响人类健康。

1 船舶油污废水的来源船舶含油污水根据来源可将船舶含油污水分为船舶正常海运过程中排放的含油压载水、含油洗舱水和舱底含油污水等三大类[2]。

（1）船舶含油壓载水指在船舶海运过程中，因保证航行安全和提高推进器效率的需要，将海水注入或排出货舱内或压舱内，通过调整船舶的吃水深度和船体纵、横向的平稳来达到降低船体震动的目的。

（2）船舶含油洗舱水主要指运输过程中抽取海水清洗船舱时所产生的含油污水，尤其普遍出现在船舶运送石油及其制品的过程中，这类废水油分含量相对较高。

（3）船舶内置的船舶动力装置系统，在船运过程中船舶舱室内各种零件和管路会有少量海水渗出，动力装置的运转过程中也会少量润滑油、燃料油等油品漏出，以及在保养维修过程船舶零件也会有润滑油等油品渗出，以上渗出的油品与渗出的水混合在一起，形成含油的船舶舱底水。

2 船舶油污废水的特性及危害我国近年来投入大量大吨位船舶用于海上运输，由此产生船舶舱底含油污水也越来越多，这成为我国船舶污水处理道路上一个亟待解决的问题[3]。

现阶段船舶洗舱水多使用海水，部分船只会将洗舱水与压载水直接混合增大了处理难度。

船舶油污废水其处理难度大，主要体现在以下几个方面：（1）水质水量波动大，主要是在生产过程中压载水及洗舱水排放都是间断进行导致;（2）有机物种类多，毒性较强，较难生物降解或不可生物降解的物质占了较大的比例无法直接进行厌氧生化;（3）含油量高，船舶油污水中，油的分散状态主要为浮上油和分散油，不含表面活性剂的乳化油，粒度小于10 μm的油约占油浓度的15%左右。

污水处理中的气浮去油技术

排出上浮油
定期将上浮的油类物质排出，保持水质的清洁。
结束阶段
设备清洗
气浮去油过程结束后，需要对设备进行彻底清洗，确保设备在下一次使用时仍能保持良好的性能
。
水质检测
再次对处理后的水质进行检测，确保水质达到排放标准或回收利
用的要求。
记录与维护
对整个气浮去油过程进行详细记录，并对设备进行定期维护，确
该技术通过向污水中注入微小气泡，使油脂和悬浮物附着在气泡上，随着气泡的浮力作用上浮至水面，从而实现油脂和悬浮物的分离。
技术原理
01
02
03
气泡吸附原理
通过向污水中注入微小气泡，使气泡与污水中的油脂和悬浮物进行吸附，形成浮力。
浮力原理
由于气泡与油脂和悬浮物的密度差异，使附着在气泡上的物质上浮至水面。
。
经济效益
相比其他去油技术，气浮去油技术的运行成本较低，经济效
益显著。
实际应用案例
某机械加工厂废水处理
某景观水治理项目
采用气浮去油技术对机械加工厂废水进行处理，成功去除废水中的油脂和悬浮物，达到国家排放标准。
在景观水治理项目中应用气浮去油技术，成功去除了水体表面的油脂，改善了水质，提升了景观效果。
加强气浮去油技术的工程应用研究，优化工艺参数和设备配置，降低处理成本和能耗，为实际工程提供技术支持和参考。
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THANKS
分离原理
通过设置适当的分离装置，将上浮至水面的油脂和悬浮物进行收集和处理。
技术发展历程
起始阶段
20世纪初，人们开始尝试利用气浮原理进行污水处理。
初步发展阶段
20世纪中叶，气浮去油技术逐渐得到广泛应用，并开始出现各种不同的气浮技术。

气浮法除油

.2. 1 气浮原理气浮法除油原理[1] 就是在含油污水中通过通入空气并使水中产生微气泡(有时还需加入浮选剂或混凝剂) ,使污水中粒径为0. 25～25μm的浮化油、分散油或水中悬浮颗粒附在气泡上,随气泡一起上浮到水面并加以回收的技术。

根据产生气泡的方法不同,气浮处理技术分为溶气气浮、叶轮式气浮和喷射式气浮 3 种。

我们采用的气浮除油技术是先进的射流式溶气系统,利用射流方式在水中产生大量的微气泡(气泡直径为20～30μm的占70 %以上) 。

射流式气浮法具有高效率、低能耗等优点。

射流式气浮除油技术的关键在于射水器和曝气头。

2.2 射水器结构射水器结构见图1。

含油污水经泵加压(约0. 4 MPa) 后高速进入射水器喷嘴,经过渐缩器进一步加速后在吸入室形成负压, 从而吸入空气。

空气和水在混合段进行充分混合,在扩散段减速后进入溶气罐。

图1 射水器结构 2.3 曝气头结构在射流式气浮法中关键是要形成足够数量的、大小合适的气泡,这主要取决于曝气头。

曝气头结构见图2。

图2 曝气头结构来自溶气系统的高压气- 水混合液在曝气头内压力得到释放,从而产生大量的气泡。

气泡大小可通过曝气头的可调间隙(见图2) 来进行调整。

3 气浮除油技术的应用与改进3. 1 现场使用效果在实验室完成气浮除油、加药浮选等试验后, 又在气浮除油机上进行了工业试验。

经过试验发现,该气浮除油机的除油效果良好,对COD 和酚也有一定的去除作用。

出水水质从外观上观察含油量明显下降,取样时外壁不再产生油污“挂壁” 现象。

3. 2 影响气浮法除油效果的因素(1) 废水本身含油的性质。

由于是利用了微气泡吸附力及气泡向上浮力,所以,油质愈轻,除油效果愈好;与水互溶性愈差,气浮效果愈好。

(2) 废水温度。

温度愈高, 气体的水溶性愈差;压力愈高,水溶性愈好。

在工作压力较高(0. 3 ～0.4 MPa) 时, 压力相对于水温影响更占主导。

另一方面,温度愈高,废水中油类粘度愈低,氢键等化学键力愈小,愈有利于废水中分散油及乳化油的去除。

多相流体中气泡-液滴相互作用机理研究

多相流体中气泡－液滴相互作用机理研究多相流体是指由两种或两种以上相组成的流体。

在多相流中，气泡和液滴是最常见的两种相态，它们的相互作用机制一直是研究的热点之一。

本文将从气泡和液滴的特性入手，介绍它们在多相流体中的相互作用机理。

气泡的特性气泡是指被气体包裹的液体球体。

在多相流体中，气泡是由气体和液体组成，其表面被称为液膜或液包膜。

气泡大小和形状受到各种因素的影响，如压力、温度、表面张力、流速等。

气泡主要存在于气液界面处，常见于气泡塔、泡池和浮选等化工行业的工艺中。

液滴的特性液滴是指被液体包裹的小球体，其内部包含液体，表面被称为液膜或液包膜。

在多相流体中，液滴的大小和形状受到多种因素的影响，如液体性质、表面张力、流速、流量和液体添加剂等。

液滴广泛存在于油垢、医药、冶金、精细化工等行业的生产和科研中。

气泡－液滴相互作用机理气泡和液滴在多相流体中的相互作用机理包括黏附、融合、分裂和碰撞等。

下文将详细介绍这些机理。

1. 黏附气泡和液滴之间的黏附是指液膜之间相接触并紧密结合在一起。

黏附的现象发生在液体表面张力作用下，当气泡和液滴往往在界面成为不稳定态，表面张力势能会使它们相互接近，在一定条件下可形成黏附现象。

2. 融合气泡和液滴之间的融合是指液膜之间发生物理或化学作用，两个液节点合并成一个液节点的过程。

具体来说，气泡和液滴膜表面分子可以相互扩散、交换离子和分配电荷等，最终形成一个新的节点。

这个过程受到物理和化学因素的影响，如浓度、温度、酸碱度和表面张力等。

3. 分裂气泡和液滴之间的分裂是指液膜之间破裂分离，断裂成多个较小的液膜节点。

分裂的现象发生在液体表面张力所受到的拉伸力限制下，就会在由外向内的液膜处发生裂纹，不断扩展，直至液膜分裂开来。

4. 碰撞气泡和液滴之间的碰撞是指在多相流体中，两种不同相的颗粒之间发生物理接触作用的过程。

碰撞的过程一般发生在气相和液相之间，液相的表面张力会使得两个相互彼此接近。

如果碰撞速度足够大，就会破坏液膜形成分裂或融合等相互作用，甚至形成液膜振荡等不同形态。

基于CFD-PBM_含油污水沉降实验装置的数值模拟

通讯作者：马庆东，２０１３年毕业于东北石油大学油气储运专业，现在大庆油田有限责任公司第九采油厂从事给水排水研究工作。

通信地址：大庆市让胡路区阳光嘉城Ｄ１１３３０２，１６３０００。

Ｅｍａｉｌ：１０３１２５６３２１＠ｑｑ．ｃｏｍ。

ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００５３１５８．２０２４．０１．００６基于ＣＦＤＰＢＭ含油污水沉降实验装置的数值模拟马庆东（大庆油田责任有限公司第九采油厂）摘　要　沉降是目前油田含油污水处理过程中重要处理方法之一，而含油污水的油水分离特性是影响油田含油污水沉降处理工艺效率的关键因素。

文章设计并搭建了含油污水沉降实验装置，对装置中含油污水沉降分离过程进行ＣＦＤＰＢＭ数值模拟。

首先运用实验验证模拟方法的可靠性，然后分析了不同油水相黏度、配液含油量和温度对含油污水沉降过程的影响，获得了含油污水在沉降装置中的沉降分离特性：当其他条件一定时，含油污水静置沉降过程中，油水相黏度越小，配液含油量越大，温度越高，含油污水沉降分离速度越快，油滴更容易从含油污水中快速分离出来上浮至顶部，表现出良好的油水分离效果。

研究结果可为油田含油污水沉降实验研究及沉降处理工艺的运行提供一定的理论支持。

关键词　含油污水；沉降；分离特性；ＰＢＭ模型；数值模拟中图分类号：Ｘ５０５；ＴＥ９９１文献标识码：Ａ文章编号：１００５３１５８（２０２４）０１００２４０６犖狌犿犲狉犻犮犪犾犛犻犿狌犾犪狋犻狅狀狅犳犗犻犾狔犛犲狑犪犵犲犛犲狋狋犾犲犿犲狀狋犈狓狆犲狉犻犿犲狀狋犪犾犇犲狏犻犮犲犅犪狊犲犱狅狀犆犉犇犘犅犕ＭａＱｉｎｇｄｏｎｇ（犜犺犲犖犻狀狋犺犗犻犾犘狉狅犱狌犮狋犻狅狀犘犾犪狀狋狅犳犇犪狇犻狀犵犗犻犾犳犻犲犾犱犆狅．，犔狋犱．）犃犅犛犜犚犃犆犜　Ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｉｍｐｏｒｔａｎｔｔｒｅａｔｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄｓｉｎｔｈｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｐｒｏｃｅｓｓｉｎｏｉｌｆｉｅｌｄｓ．ａｎｄｔｈｅｏｉｌｗａｔｅｒｓｅｐａｒａｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｏｆｏｉｌｙｗａｓｔｈｅｋｅｙｆａｃｔｏｒａｆｆｅｃｔｉｎｇｔｈｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｏｉｌｙｓｅｗａｇｅｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔｔｒｅａｔｍｅｎｔｐｒｏｃｅｓｓ．Ａｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｄｅｖｉｃｅｆｏｒｏｉｌｙｓｅｗａｇｅｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄａｎｄｂｕｉｌｔｉｎｔｈｉｓｓｔｕｄｙ，ａｎｄｔｈｅｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔａｎｄｓｅｐａｒａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｏｆｏｉｌｙｓｅｗａｇｅｗａｓｎｕｍｅｒｉｃａｌｌｙｓｉｍｕｌａｔｅｄｂｙＣＦＤＰＢＭｉｎｔｈｅｄｅｖｉｃｅ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｔｈｅｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｗａｓｖａｌｉｄａｔｅｄｂｙｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ，ａｎｄｔｈｅｎｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｖｉｓｃｏｓｉｔｙｏｆｏｉｌｗａｔｅｒｐｈａｓｅ，ｏｉｌｃｏｎｔｅｎｔｏｆｔｈｅｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｌｉｑｕｉｄ，ａｎｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｎｔｈｅｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔｐｒｏｃｅｓｓｏｆｏｉｌｙｓｅｗａｇｅｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ，ａｎｄｔｈｅｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔａｎｄｓｅｐａｒａｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｏｉｌｙｓｅｗａｇｅｉｎｔｈｅｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔｄｅｖｉｃｅｗｅｒｅｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｗｈｅｎｏｔｈｅｒｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｗｅｒｅｃｏｎｓｔａｎｔｄｕｒｉｎｇｔｈｅｓｔａｔｉｃｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔｐｒｏｃｅｓｓｏｆｏｉｌｙｓｅｗａｇｅ，ｔｈｅｌｏｗｅｒｖｉｓｃｏｓｉｔｙｏｆｏｉｌｗａｔｅｒｐｈａｓｅｗａｓ，ｔｈｅｌａｒｇｅｒｏｉｌｃｏｎｔｅｎｔｏｆｔｈｅｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｌｉｑｕｉｄｗａｓ，ｔｈｅｈｉｇｈｅｒｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｗａｓ，ｔｈｅｆａｓｔｅｒｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔａｎｄｓｅｐａｒａｔｉｏｎｓｐｅｅｄｏｆｏｉｌｙｓｅｗａｇｅｗａｓ，ａｎｄｔｈｅｅａｓｉｅｒｔｈｅｏｉｌｄｒｏｐｌｅｔｓｗｅｒｅｔｏｑｕｉｃｋｌｙｓｅｐａｒａｔｅｆｒｏｍｔｈｅｏｉｌｙｓｅｗａｇｅａｎｄｆｌｏａｔｔｏｔｈｅｔｏｐ，ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｎｇａｇｒｅａｔｏｉｌｗａｔｅｒｓｅｐａｒａｔｉｏｎｅｆｆｅｃｔ．Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｒｅｓｕｌｔｓｃｏｕｌｄｐｒｏｖｉｄｅｓｏｍｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｓｕｐｐｏｒｔｆｏｒｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔｕｄｙｏｆｏｉｌｙｓｅｗａｇｅｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔａｎｄｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｏｉｌｙｓｅｗａｇｅｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔｔｒｅａｔｍｅｎｔｐｒｏｃｅｓｓｉｎｏｉｌｆｉｅｌｄ．犓犈犢犠犗犚犇犛　ｏｉｌｙｓｅｗａｇｅ；ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ；ｓｅｐａｒａｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ；ＰＢＭｍｏｄｅｌ；ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ０　引　言随着油田的开采，国内绝大多数油田已进入中高含水阶段，油田采出液经过联合站处理后产生了大量的含油污水，同时含油污水的物性也变得更为复杂，导致油水分离愈加困难，因此，进行含油污水沉降分离特性研究对于掌握含油污水的沉降分离规律、提高含油污水处理工艺效率至关重要［１］。

气泡在液体中运动过程的数值模拟

2 期卢作伟等:
气泡在液体中运动过程的数值模拟 129
〔 12〕式 ( 12) ( 13) ( 14) ( 15) 进行。 ( 3) 为满足连续方程 ( 10) , 按 S I M PL E 方法进行压力修正, 收敛的条件是全流场的压力最大误差不得超过某一个值。 ( 4) 距离场按方程 ( 11) 进行推进。 ( 5) 距 ( 6) 重复步骤 ( 12) 到 ( 5) , 进行不定常时间的下一个时间步。离场的重新初始化, 计算方程 ( 16) 。
( 14)
128
计算力学学报
14 卷
由于在界面两侧物性参数的变化比较大, 所以为了能够顺利的进行计算, 我们将把物性参数在界面层中进行平滑的过渡, 以保证控制方程组解的存在。在一般情况下界面层都是非常薄的一层, 因而这种过渡只要比较平滑即可, 在这里我们选用正弦函数来作为过渡函数变化的基础, 这样可以保证物性参数的一阶导数和它本身在全流场内都是连续的。具体的计算公式如下: 1 Υ> Α ) = Xb Xl ( 15) X (Υ Υ< - Α Υ ≤Α ) X + ∃X sin ( Π Υ2 Α X = (X b + X l ) 2 X l ∃X = (X l - X b ) 2 X l 上式中下标 b 表示气相的参数, l 表示液相的参数, X 表示任一流体物性参数, 如密度或粘性系数等。当 Υ场是严格的距离场时, 而且它的等零线代表界面, 那么界面的曲率将可以从 Υ场得到严格的计算公式如下: ) = ( Υ ( 16) k (Υ Υ) = Υ 214 距离函数的重新初始化我们要求在每一时间积分步 Υ都是严格的距离场, 但是从对流方程 ( 3) 计算所得的 Υ场显然不能始终保持这一特性。所以我们从距离场和 Υ = 1 互为充要条件出发, 引入下面的 2 方程 : H am ilton J acob i ) ( 1. 0 Υ Υ) Σ = sign ( Υ ( 17) → → Υ( x , 0) = Υ 0 (x ) → ) 是 Υ的符号函数, Υ 式中: sign ( Υ 在每一完 0 ( x ) 是每一时间步由对流方程 ( 3 ) 得到的 Υ的分布。整积分步后, 用方程 ( 17) 重新调整 Υ场, 这样得到的 Υ场满足 Υ = 1, 并作为下一个时间步的距离场。 215 算例的参数与边界条件在实际计算中气泡的初始形状是球形或其他轴对称形, 因此我们在柱坐标系下进行数值求解, 并假定气泡在半径足够大的圆柱筒中运动。采用交错网格来离散求解区域, 对流项用二阶迎风格式, 时间方向是一阶精度的。在圆柱边界面上采用无滑移条件, 在垂直于气泡运动的上下计算域界面上采用第二类边界条件。我们计算了两类问题, 第一类是文献〔 11〕实验的气泡在糖溶液中运动, 溶液的物性参数的范围是粘性系数从 01082 ( Pa ・ s) 到 218 ( Pa ・ s) , 密度从 131410 ( kg m 3 ) 到 1390 ( kg m 3 ) , 表面张力系数从 010769 (N m ) 到 0108 (N m ) 。另一类就是水中的气泡运动, 粘性系数为 01001137 ( Pa ・ s) , 密度是 100010 ( kg m 3 ) , 表面张力系数是 010728 (N m ) 。气泡的物性参数都按空气的参数计算, 粘性系数是 010000178 ( Pa ・ s) , 密度是 11226 ( kg m 3 ) 。显然在我们的算例中, 界面处物性参数的变化最小是几百倍, 最大可达几十万倍, 因而有效的处理界面对计算的顺利进行是至关重要的。计算的步骤如下: ( 1) 给定初始场 ( 在我们的计算中初始场是静止场) , 特别要给出初始的距离函数场, 要求它严格符合距离场的性质。 ( 2) 求解动量方程 ( 9) , 其中有关参数的计算按公

溶气气浮机除油原理

溶气气浮机除油原理溶气气浮机是一种广泛应用于污水处理和工业废水处理领域的设备。

除油是溶气气浮机的重要功能之一，它利用物理和化学原理，将废水中的油脂和油滴从水相中分离出来。

本文将详细介绍溶气气浮机除油的原理，主要包括产生微气泡、浮选剂或混凝剂以及吸附并上浮等方面。

1、产生微气泡溶气气浮机产生微气泡的原理主要是通过将空气引入废水中，并在特定的条件下进行溶气和释气。

首先，将废水引入溶气罐中，同时将空气通过鼓风机引入罐内。

在一定的压力作用下，空气与废水充分接触并溶解。

然后，将溶气废水引入气浮槽中，通过降低压力使得溶解在废水中的空气迅速释放出来，形成微小的气泡。

这些微气泡与废水中的油滴和悬浮物相互作用，进而实现油水分离。

2、浮选剂或混凝剂浮选剂或混凝剂在溶气气浮机除油过程中起到关键作用。

浮选剂是一种表面活性剂，能够降低油滴和微气泡之间的界面张力，使油滴更容易附着在微气泡上。

同时，浮选剂还能够改变微气泡和油滴之间的相互作用力，使得微气泡更容易上浮到水面。

混凝剂则是一种化学物质，能够通过化学反应使得废水中的悬浮物凝聚成较大的颗粒，易于通过气浮方式分离出来。

常用的混凝剂包括聚合氯化铝（PAC）、聚合氯化铁（PFC）等。

在溶气气浮机除油过程中，通常会根据废水的实际情况选择合适的浮选剂或混凝剂。

3、吸附并上浮吸附并上浮是溶气气浮机除油的核心原理之一。

当微气泡与油滴相遇时，由于微气泡表面具有亲水性，油滴会迅速附着在微气泡上形成油-气泡复合体。

这些复合体由于密度小于水，会逐渐上浮到水面形成浮渣。

通过定期刮除或撇除浮渣，即可实现废水中的油脂和油滴的有效分离。

4、应用场景溶气气浮机除油原理的应用场景非常广泛，包括石油化工、机械制造、食品加工、制药等行业产生的工业废水处理，以及市政污水处理等领域。

在工业废水处理中，溶气气浮机可以针对含有乳化油、油脂、石油类污染物的废水进行除油处理。

在市政污水处理中，溶气气浮机可以用于处理含动植物油脂的废水以及含油类污染物的雨水等。

双泡沫双旋流气浮处理含油污水实验

双泡沫双旋流气浮处理含油污水实验高尚;王存英;王端端;王洁;蒋洋洋【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2017(45)15【摘要】针对微细粒级油滴含量高,乳化程度高的三元复合驱采出水处理,提出双泡沫双旋流气浮分离技术,即采用荷电的胶质气体泡沫CGA吸附带负电荷的微细粒油滴,在双旋流气浮塔中再同常规气泡结合进行气浮分离.考察了表面活性剂浓度、搅拌速度、搅拌时间等因素对制备的CGA稳定性的影响,研究了双旋流气浮塔回流量、气体流量、处理量以及荷电气泡CGA给入流量等参数对气浮除油效果的影响.实验结果表明,在优化的实验条件下,脱油率达到96.45%,气浮后出水中剩余油滴粒径中值D50为3.97 μm.【总页数】5页(P91-94,104)【作者】高尚;王存英;王端端;王洁;蒋洋洋【作者单位】徐州工业职业技术学院化学工程学院,江苏徐州 221140;徐州工业职业技术学院化学工程学院,江苏徐州 221140;中国矿业大学化工学院,江苏徐州221116;徐州工业职业技术学院化学工程学院,江苏徐州 221140;徐州工业职业技术学院化学工程学院,江苏徐州 221140;徐州工业职业技术学院化学工程学院,江苏徐州 221140【正文语种】中文【中图分类】X701.3【相关文献】1.低强度旋流气浮处理含油污水实验研究 [J], 罗小明;付浩;潘悦文;何利民;高国华2.旋流气浮+双介质过滤技术应用于渤海油田污水处理 [J], 马兆峰;许建军;邓常红;李嘉3.旋流气浮一体化技术在低含油污水处理中的应用 [J], 陈家庆;蔡小垒;尚超;符博;燕红;刘德绪;龚金海4.旋流气浮除油装置预处理含油污水 [J], 刘剑飞;李惠芳;陈京宁;史传坤5.旋流气浮一体化技术在低含油污水处理中的应用 [J], 沈腾飞因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

气泡油滴融合仿真

气泡油滴融合仿真以气泡油滴融合仿真为主题的研究在物理、化学和工程等领域中具有重要的应用价值。

本文将从气泡和油滴的基本特性、气泡油滴融合的影响因素以及仿真方法等方面进行论述，旨在探讨气泡油滴融合仿真的研究现状和发展趋势。

第一部分：气泡和油滴的基本特性气泡是一种在液体中形成的气体团，通常由气体在液体中的溶解和脱溶解过程形成。

气泡的形状和大小受到表面张力、压力差、溶解度等因素的影响。

油滴是一种液滴，由液体在另一种液体中的分散形成。

油滴的形状和大小受到表面张力、分散液体的性质等因素的影响。

第二部分：气泡油滴融合的影响因素气泡油滴融合是指气泡和油滴在碰撞或接触时相互融合的过程。

气泡油滴融合的影响因素包括但不限于：表面张力、浓度、温度、压力、溶解度、液滴和气泡的大小和形状等。

表面张力是影响气泡油滴融合的重要因素，表面张力越大，则融合过程越困难。

浓度和温度也会对气泡油滴融合产生影响，浓度和温度越高，则融合过程越容易发生。

第三部分：气泡油滴融合的仿真方法气泡油滴融合的仿真方法主要包括两种：基于流体动力学的数值模拟方法和基于分子动力学的模拟方法。

基于流体动力学的数值模拟方法可以通过求解流体的运动方程来模拟气泡油滴融合的过程，如有限元方法、有限体积方法等。

基于分子动力学的模拟方法可以通过模拟气泡和油滴中分子的运动来研究融合的机制，如分子动力学模拟方法、蒙特卡洛模拟方法等。

气泡油滴融合仿真在许多领域中具有重要的应用价值。

在生物医学领域，气泡油滴融合仿真可以用于研究药物传输和细胞穿透等问题。

在化工领域，气泡油滴融合仿真可以用于设计和优化反应器和分离器等设备。

在环境工程领域，气泡油滴融合仿真可以用于研究废水处理和空气污染控制等问题。

第五部分：气泡油滴融合仿真的研究现状和发展趋势气泡油滴融合仿真的研究主要集中在理论模型的建立和仿真方法的改进上。

未来的研究方向包括但不限于：深入研究气泡油滴融合的机制，提高仿真方法的准确性和可靠性，开发新的仿真算法和模型，探索气泡油滴融合在新领域中的应用等。

气浮原理及CFU介绍

气浮原理介绍1.气浮原理气浮分离原理主要是利用微气泡发生装置在污水中通入大量的、高度分散的微气泡（通常需要投加混凝剂或浮选剂），使之作为载体与悬浮在水中的颗粒（油滴）或絮状物粘附，形成整体密度小于水的浮体，依靠浮力作用一起上浮到水面，形成浮渣后去除，来达到水中固体与液体、液体与液体分离的净水方法。

气浮分离包括三个过程，气泡产生、气泡与悬浮物（颗粒或油滴）附着、气泡带着悬浮物（颗粒或油滴）上升到液面聚结后去除。

(一)气浮分离分为三个过程气泡产生；气泡与悬浮物(颗粒或油滴)附着；气泡带着悬浮物(颗粒或油滴)上升到液面，聚结通过撇油器去除。

气泡产生方法：a溶气法：气泡直径小（约20～100μm），可认为控制气泡与水接触时间，可通过加压溶气或多相流泵等产生。

b布气（分散气体）法：气泡直径较大（约100～10000μm）。

喷射器、微孔布气和叶轮搅拌产生。

c电解法：气泡直径小（约10～60μm），但耗电量大，电板易结垢，操作困难。

d静电喷涂气体法。

(二)气泡与悬浮物附着微气泡对疏水性悬浮物和油滴有天然吸附作用，粘附后界面能减小。

接触角：气、液、固三相间互相接触时，在气-液界面张力线和固-液界面张力线之间的夹角(对着液相的)，用θ表示。

亲水性：容易被水润湿的物质, θ<90。

疏水性：不容易被水润湿的物质θ>90。

在三相接触点上，三界面的张力处于平衡状态：σLS=σLG COS(180°−θ)+σGS（1）附着前，单位界面面积上的界面能之和为：E1=σLS+σLG附着后，单位附着面积上的界面能为：E2=σGS界面能降低值为：∆E=E1−E2=σLS+σLG−σGS（2）将式（1）代入式（2），整理得：∆E=σLG（1−cosθ）（3）(三)气泡与悬浮物分离过程气泡粘附着悬浮物（油滴）逐步形成浮渣，上升到污水气液表面，气泡破碎析出，污染物聚集后聚结成团后经排污排出。

2.CFU工作原理紧凑旋流气浮分离器（CFU）是我公司在吸收国际先进技术的基础上，将旋流离心分离技术与气浮分离技术有机结合，并通过大量CFD（计算流体动力学分析）优化，开发出来的具有国际先进水平的高效气浮油水分离器。

气液两相流动的数值模拟

气液两相流动的数值模拟引言气液两相流动是一种复杂的流体现象，广泛应用于化工、能源和环境等领域。

为了研究和优化气液两相流动的过程，数值模拟成为一种重要的工具。

本文将介绍气液两相流动的数值模拟方法及其应用，并对相关技术进行分析和比较。

1. 数值模拟方法气液两相流动的数值模拟方法主要包括欧拉法、拉格朗日法和欧拉-拉格朗日耦合法。

欧拉法基于流体的宏观性质，将流体看作是连续的介质，通过求解Navier-Stokes方程来模拟流动过程。

拉格朗日法则是以流体的微观性质为基础，对流体进行粒子追踪，通过求解基于粒子的质点运动方程来描述流动。

欧拉-拉格朗日耦合法则是将欧拉法和拉格朗日法相结合，综合考虑流体宏观和微观性质，使得模拟结果更加准确。

选择适合的数值模拟方法需要充分考虑流体性质、流动特点和计算资源等因素。

2. 数值模拟过程数值模拟气液两相流动的过程可以分为准备工作、建模和求解三个步骤。

2.1 准备工作在进行数值模拟前，需要对流动区域进行几何建模和边界条件的设定。

根据实际情况，可以采用CAD软件构建三维模型，并将模型导入数值模拟软件中。

边界条件包括入口条件和出口条件，以及固体壁面的边界条件。

入口条件包括流体的质量流率、速度和温度等参数，出口条件可以是静压或者设定的速度和压力等参数。

2.2 建模在建模阶段，需要选择适当的数值模型和求解方法。

对于气液两相流动，常用的数值模型包括两流体模型、VOF（Volume of Fluid）模型和Eulerian-Eulerian模型。

两流体模型将气液两相看作是不同的物质，通过求解两个连续介质的守恒方程来描述两相流动。

VOF模型则将气液两相看作是同一物质的不同相态，通过跟踪气液界面的位置来模拟两相流动。

Eulerian-Eulerian模型是综合两流体模型和VOF 模型的优势，对流体的宏观和微观性质进行耦合求解。

求解方法常用的有有限体积法、有限差分法和有限元法等。

2.3 求解在求解阶段，可以利用数值模拟软件对建模结果进行求解。

气液两相流动的数值模拟及优化

气液两相流动的数值模拟及优化气液两相流是指以气体和液体为基本流态的双相流动。

它在化工、石油、食品、环保、海洋等工业领域都有着广泛的应用。

然而，由于气体和液体的物理特性存在巨大差异，二者间的相互作用机理非常复杂，使得气液两相流的研究和优化变得非常复杂。

为了更好地掌握气液两相流的流动规律和优化方法，数值模拟已成为了研究气液两相流的重要手段之一。

一、气液两相流的数值模拟数值模拟是利用计算机对流体运动进行模拟的过程。

对于气液两相流，其流动过程较为复杂，主要体现在以下几个方面：1. 两相界面与相互作用由于气体和液体的物理性质差异巨大，二者在接触面产生了两相界面。

而且，两相之间的相互作用将使得两相之内的运动耗散能量，并导致流动现象的不稳定。

在数值模拟中，需要通过界面跟踪和动态网格剖分等方法来模拟两相界面和相互作用的影响。

2. 相变和凝结在气液两相流过程中，由于双相流态的物理性质差异，可能会产生相变和凝结现象，例如水蒸气在被冷却时会转化成水滴，而气泡在合并时也会释放出蒸汽。

为了精确模拟相变和凝结的过程，需要研究物质的传递机制和热力学特性。

3. 浊度和泡沫气液两相流中常常会出现较强的浊度和泡沫现象，这大大增加了数值模拟的复杂性。

对于浊度问题，需要借助散射、反射和透过光线的特性来研究颗粒的行为。

对于泡沫问题，需要建立虚拟的界面来模拟气孔的形成和气泡的形态变化。

基于上述特点，气液两相流的数值模拟方法又可以分为欧拉模拟和拉格朗日模拟两种方法。

欧拉模拟是一种基于控制方程的数值模拟方法，主要着眼于气液两相流的宏观特性，例如密度、速度和压力等参数。

在建立数学模型时，欧拉模拟将液体和气体混合视为一个介质，使用相应的控制方程来描述两相混合流动的宏观特性。

欧拉模拟虽然模拟效率高，但无法精确模拟相变、凝结等微观过程，因此在处理复杂气液两相流时表现出的不足较多。

拉格朗日模拟则是一种基于粒子法的数值模拟方法。

该方法将液体和气体视为无数不同的小球，根据它们各自的质心、半径和速度等参数，建立一个模拟系统。

气浮法处理含油污水的工艺优化研究

气浮法处理含油污水的工艺优化研究气浮法处理含油污水的工艺优化研究引言：随着工业化进程的快速发展，油类污染物在生活和生产中逐渐增多，对水环境造成了严重的污染。

含油污水的处理已经成为环境保护和可持续发展的重要课题之一。

气浮法作为一种常见的物理化学处理方法，因其高效、节能、操作简单等优点，被广泛应用于油类污水处理中。

然而，气浮法在实际应用中依然存在许多问题和挑战，如传统气浮法对油水分离效果较低，对油滴粒径分布不敏感等。

因此，本文将对气浮法处理含油污水的工艺进行优化研究，以提高其油水分离效果和处理效率。

一、气浮法处理含油污水的原理气浮法是一种通过气体将悬浮液中的微小气泡粉碎后，黏附和捕捉悬浮物颗粒，使其上浮到液面，通过去除上升的气泡使悬浮物颗粒脱水和脱油的物理化学过程。

在气浮法处理含油污水中，主要依赖油滴与气泡的接触，油滴与气泡的黏附机制可通过表面性质和粒径来描述。

二、气浮法工艺优化的研究现状目前，对气浮法处理含油污水的工艺优化研究主要集中在气泡生成、气泡与油滴的接触、废水调节剂的选择以及气浮池结构等方面。

1. 气泡生成气泡生成是气浮法中关键的一步，直接影响着污水处理效果。

研究表明，采用微细气泡或超细气泡可以提高油水分离效果。

因此，需要优化气泡生成设备和操作参数，以获得更好的气泡质量。

2. 气泡与油滴的接触气泡与油滴的接触是决定气浮效果的关键因素之一。

当前的研究主要针对气泡在液相中的运动方式和速度进行优化研究，包括改变气泡的尺寸和密度，调整废水中表面活性剂的浓度等。

此外，还有研究提出了一些新的接触方式，如超声波和电化学方法，以提高气泡与油滴的接触效率。

3. 废水调节剂的选择废水调节剂的添加能够调节废水的性质，提高气泡与污染物的接触效果。

常用的废水调节剂有草酸、硅酸、氯化铝等，在选择和使用时需要考虑其成本、环境友好等因素。

4. 气浮池结构气浮池的结构设计也会影响气浮效果。

一些新型的气浮池结构被提出，如水力旋转器、旋流式气浮池等，通过分离和有序排列来提高油水分离效果。

流体力学的气泡运动模拟

流体力学的气泡运动模拟在流体力学的研究中，气泡运动模拟是一个重要的课题。

通过模拟气泡在不同流体环境中的运动，可以深入理解气泡的行为特征，为气泡在工程和科学领域中的应用提供理论支持。

本文将介绍气泡运动模拟的方法和应用。

一、气泡运动模拟的方法1. Navier-Stokes方程气泡运动模拟常用的方法是基于Navier-Stokes方程，这是描述流体运动的基本方程。

通过对流体中各点速度、压强等参数的计算，可以模拟得到气泡在流体中的运动轨迹和速度分布。

2. 有限差分法有限差分法是一种常用的数值计算方法，常用于气泡运动模拟。

它将流体域离散化成一个个小网格，通过对每个网格点上的方程进行离散化处理，可以得到整个流体域的数值解。

在气泡运动模拟中，可以利用有限差分法来计算流体中各个点上的速度和压强，从而得到气泡的运动轨迹。

3. 边界元法边界元法是一种基于边界条件求解的方法，适用于描述不连续界面上的流动。

在气泡运动模拟中，可以将气泡表面离散化成一系列边界元，通过求解边界元上的边界条件，可以得到气泡的运动信息。

二、气泡运动模拟的应用1. 气泡沉降气泡在液体中的沉降速度是流体力学中的一个重要参数。

通过模拟气泡在不同流体中的沉降行为，可以研究气泡的运动规律和碰撞行为。

这对于油水分离、水处理等过程中的气泡去除具有重要的指导意义。

2. 气泡在管道中的运动气泡在管道中的运动对于工业过程中的流体输送、沉积物清除等具有重要影响。

通过模拟气泡在管道中的行为，可以优化管道设计，提高输送效率，减少能量消耗。

3. 气泡在生物领域中的应用气泡在医学和生物领域中的应用日益广泛。

在药物输送、医学影像等领域，气泡的性质和运动行为对于治疗效果和诊断结果有着重要影响。

通过模拟气泡的运动，可以更好地理解气泡在生物领域中的作用机制，为相关应用提供指导。

三、总结气泡运动模拟是流体力学研究中的一个重要内容。

通过合理选择模拟方法，可以模拟得到气泡在不同环境中的运动特性。