锥角对导叶式旋流器分离性能影响试验研究
排尘锥结构参数对导叶式旋风管流动阻力特性的影响
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图 １ 实验 装置 与流 程 简图
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第３ ４卷
第 ３期
化
工
机
械
１１ ２
排 尘 锥 结构 参数 对 导 叶式 旋 风 管 流 动 阻力 特 性 的影 响
马庆磊 金 有海 王建 军 张 艳
（ 国石 油 大 学 ） 中
摘
要
通 过 阻 力 特性 实验 和 智 能 型 五 孔球 探 针 的 测 量 实 验 ， 究 了排 尘锥 的锥 度 、 度 及 开缝 结 构 对 研 长
旋 风管是 石油 化工装 置 中一种 重要 的气 固分
易结焦 造成 堵 塞 ， 重 影 响分 离 效 率 。新 开 发 出 严
离单元设备。排尘段是旋风管的主要组成部分之
一
的 Ｐ Ｃ型旋风管采用带有开缝的单锥形排尘结 Ｓ
构 已投 人工 业应 用 中 ， 全解 决 了排 尘 口的堵 塞 完 问题 ， 且抗 返 混 能 力强 ， 作 性能 稳 定 ， 而 操 取得 了 良好 的应用 效果 。 笔 者在 Ｐ Ｃ型 旋风 管 的结 构 基 础上 ， 究 排 Ｓ 研 尘 锥结 构参数 对 旋 风 管 流动 阻 力 特性 的影 响 ， 优
图 ５所 示 。随着 排 尘 锥 长度 增 加 ， 风管 的总 压 旋
降也随之增大 ； 同时由于排尘锥下 口直径的减小， 进入 灰 斗 的气 量减 少 ， 斗压 降升 高 。 灰
导叶式气液旋流分离器试验研究
２０ 年第 ３ 卷第 ３ ０６ ４ 期
流体机来自械 ７ 导叶式气液旋 流分 离器试验研究
王振波， 金有海
（ 中国石 油大学 （ 华东） 山东东营 ２ ７６ ） ， ５０ １ 摘 要 ： 根据气井井下工况特点设计 了一种直径为 ５ｍ ０ ｍ的新 型导叶式气液旋 流分离器 ， 并进 行了模拟 分离试验 。试
气液旋流分离器是井下气液分离系统的关键 设备 ， 其主要是利用离心力来分离气流 中的液滴 （ 见图 １ 。气液两相流沿轴 向进入 分离器 ， 导 ） 在 向叶片的作用下在分离器内作三维螺旋运动。由 于气 、 液流的密度差异 ， 密度较大的液滴在离心力 的作用下向外迁移至分离器外壁 ， 在重力 和气流 的带动下 向下运动 ， 经圆锥体底部的底流口排 出； 而密度较小的气体 则向内迁移 ， 经上部溢 流 口排 出。从而实现了气 、 液两相的分离。
溢流管
透率降低 ；３可能造成水封 闭气， （） 降低最终采收 率。
井下空间环境呈狭长结构 ， 对分离装置的空 间结构布局具有很大限制， 要求分离装置整体上 大致呈直线形结构。而传统的切入式旋流器 的料 液人 口与旋流器轴线成垂直 的二维布局， 旁通管
的存在使得井下坐封技术难度加大， 加工制造 、 起 下作业工艺十分困难…。针对这一问题 ， 本文设
ｗ ｓ ａ ｉ ｒ ｇ ． ｈ ｆｃ ａｏ ｔ ｕｅ ａｇ ｇｉ ｎ ｄａｇｅ ｆ ｏｅ ａ ｅ ｓ ｕｅ ｖｌ ｉ ｆ Ｌ ｅ ａｅ ｄｌ — ａ ｒｅ ｔ ｏ ｈ Ｔｅｅｅｔｔ ｔｆｈ ｏｔｔｎｌ ｏｕ ｄ ｖ ｅａ ｌ ｏＣｎ ， ｓ ｌａ ｔｔ ｅ ｃ ｙ ｌ ｎｓ ｑ ｃ ｒｄｈ ｕ ｓ ｈ ｅ ｌ ｅ ｆ ｅ ａ ｎ ｎ ｗ ｌ ｏ ｌ ｏ ｔ ｏ ｇｉ ｖ ｄ ｎ ａ ｉ
锥段长度对微型旋流分离器内流场影响的数值模拟
均速 度值 为 ３ ／ （ 口边界 ） 设定 出 口压力 为零 ｍ ｓ入 ；
分， 网格划分 如图 ２所示 。选用 ｆ ｅｔ ｌ ｎ 程序 中 Ｐｅ— ｕ ｒｓ ｓｒ Ｂ ｓｄ隐式求解 器 ； 算湍 流模 型选 择 雷诺 应 ｕｅ ａｅ 计 力 ７方程模 型 ， 型常 数保 持 系统 默认 值 不 变 ， 模 控 制方程 中压力 一速度 耦合 项选 择应 用协 调 一致 的 ＳＭＰ Ｅ Ｉ Ｌ Ｃ算法 ， 其它参 数保持 系统 默认值 。 的压 力 出 口边 界条 件 （ 溢流 口与 底流 口 ） 壁 面采 ；
厦
为 半 自由旋 流 区 ， 向 速 度 大小 随锥 段 长 度 的增 切 加 而减 小 ， 这是 由于 旋流 器 内容 积增加 ， 旋 流器 使 内流体旋 转 趋 于缓慢 。但 切 向速 度 的分 布规律 基 本 相似 ， 可见 速 度 分 布 指 数 基 本 相 同。最 大 切 向
速度 的位 置 基本 相 同 ， 不 随着 锥 段 长 度 的增 加 并
内液 体不 可压 缩 湍流 流 动 ， Ｓ 数值 计 算 原 理 就 ＲＭ
水 力 旋 流 器 模 型 使 用 六 面体 结 构 化 网 格 划
袁 惠 新 ， ，９ ７年 ８月 生 ， 授 。江 苏 省 常 州 市 ，１ ０６ 男 １５ 教 ２３１ 。
３２ ４
化 工 机
表 １ 不 同 长 度 水 力 旋 流 器 尺 寸 ｍ ｍ
为 ３个 方 向上 的速 度 分 量 （ 向速 度 、 向速 度 切 轴 述分散 相粒 子 的运 动 轨 迹 ， 以此 从 理论 分 析 结 并
■●＿
与径 向速 度 ） 。掌 握 旋 流 器 内 的 流 速 分 布 ， ●＋＋∞∞ 蛐潍 描 ●＋ 吣∞帅∞ ＋＋ 协嘶 对
导叶角度对轴流式气液旋流器分离性能的影响
成 。空气压 缩机 提供 的压 缩空 气与 液体计 量 泵提供 的液体 同时 进入 内混 式双 流体 喷嘴 ，液体 在压 缩空 气 作用 下通 过喷 嘴实 现雾 化 。
试 验 压 缩 空 气 压 力 控 制 在 ０ ２ ａ ． １ＭＰ ，压 缩 空
气 流量 为 ５Ｉ ／ 。试 验 前 采 用 激 光 烟 雾 粒 度 分 析 Ｉ ｈ Ｔ
备并 产生 强烈 的旋 流 ，气液 两 相 由于重 力和 离心 力 的综合 作用 ，液 体 被 驱 向筒 壁 并 向下 进入 集 液 室 ， 气体 沿径 向 向旋 流器 的 中心流 动形成 反转 气 流从顶 部排气 管排 出。其 突 出优点 是 分离效 率 较高 ，但 由 于流体 高度 湍流并 处 于不稳 定状 态 ，导致 较大 的压 力损失 。 而轴 流 式 气 液 旋 流 器 多 相 流轴 向进 入 导 叶 ，旋 转流 由导 向 叶片产生 ，由于多 相流 与导 向叶 片 的摩擦 能量 消 耗 较 小 ，从 而 使 主气 流 保 持 稳 定 ，
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石 油
机
械
２０ ０ ８年
第３ ６卷
第 ２期
Ｃ ＮＡ ＨＩ ＰＥＴ ＲＯＬ ＥＵＭ ＭＡＣ ＩＮＥＲＹ ＩＩ
．试 验 研 究 ．
导 叶 角 度 对 轴 流 式 气 液 旋 流 器 分 离 性 能 的 影 响
金 向红 金 有 海 王振 波 王建 军
一
定 时 ，轴 流 式旋流 器 的压力 降 随着导 叶角度 的增 大 而 降低 。研 究还 发现 旋 流器 分 离 的临界 速 度
受 气体含 液 浓度 影 响不大 ，主 要 受旋 流器 结 构尺 寸 的影 响 ，对 于 一定 的导 叶角 度 ，分 离器 的压 力 降 随着流速 的增 加呈 抛物 线上 升 ，与局 部压 降公 式 吻合 。 关键 词 轴流 式气液旋 流 器 导 叶 出 口角度 分 离 效率 压 降损 失
排尘锥开缝结构对导叶式旋风管内细颗粒分离性能的影响
分 离后 的净 化 气体 则 由排 气 芯管 进 入 排 气 室 ， 由 排气 管线排 人大 气 。整个装 置在 负压 下操 作 。控
制 风 量 调 节 阀 和 加 尘 量 、 尘 时 间 ， 控 制 加 尘 浓 加 可
实验采 用 的排尘 锥 （ １ Ｐ 、３ Ｐ ） Ｐ 、２ Ｐ 、４ 结构 参 数
见 表 １ 结 构 如 图 ２所 示 。 ，
表 １ 实验 所 用排 尘锥 结构参 数
将粉尘 通 过加料 装置 连续 均匀地 送入 旋风 管 进气 室 内 ， 流经 导 向叶片进 入分 离空 间 ， 在旋风 管 离 心作用下 分 离 出来 的粉 尘 进人 灰 斗 后 被 收集 ，
又有 利于排 尘 。笔 者 采用 实 验 研究 的方 法 ， 在 Ｐ Ｃ型导 叶式旋 风 管 下 端 安装 排 尘 锥 ， 过 改 变 Ｓ 通 排 尘锥 的开缝 结构 参 数 来 改变 气 流 的 流动 状 态 ，
气 机 的长周期 安 全运 行 ， 求 净化 后 天 然 气 内含 要
尘 浓度小 于 ０ ５ ／ 。实 际输 送 过 程 中 由于 ． ｍｇ ｍ
２ ４
化
工
机
械
２１ ０ １薤
排 尘 锥 开 缝 结 构 对 导 叶 式 旋 风 管 内细 颗 粒 分 离 性 能 的 影 响
王 建军 亓成 刚 王新 华 金 有海
（ 国石 油 大 学 （ 东 ） 中 华 ）
摘
要
在 导 叶 式 旋风 管 下端 安 装 排 尘 锥 ， 过 改 变排 尘锥 的 开 缝 结 构 来 改 变舍 尘 气 固 两 相 流 的 流 动 通
研究 其对 细颗粒 分 离 效 率 的影 响 ， 以优化 旋 风 管 排 尘结构 ， 为旋 风管 的进 一 步优 化 设计 提 供 参 并
用小锥角旋流器分离微细颗粒的试验研究
ｗｉ ｍａｌｄ ａ ｔ ｒ ｕ ｌ ｄ ｈ ｇ ｅ ａ ａｉ ｎ ｅｆｃｅ ｙ． ｔ ａ ｓ ｌ ｉｍｅｅ ，ｂ ｔａ ｓ ｈａ ｉｈ ｓ ｐ ｒｔｏ ｆ ｉｎｃ ｈ ｏ ｉ
Ｋｅ ｗｏ ｄ ： ｄ ｏ ｙ ｌｎ ；Ｃ ａ ｓｆ ａ ｉｎ ｓｚ ｙ ｒ ｓ Ｈｙ ｒ ｃ ｃ ｏ ｅ ｌ ｓｉ ｃ ｔ ｉ ｉ ｏ ｅ；Ｓ ｐ ｒ ｔ ｎ ｅ ｃｅ ｃ ｅ ａａｉ ｆ ｉｎ ｙ ｏ ｉ
Ａｂ ｔａ ｔＴ ｅ ｃ ｐ ｃｔ ，ｓｐ ｒｔ ｎ ｓ ｅ ａ ｄ ｃ ｎ ｅ ｔｏ ｅ ａａｉｎ ｅ ｉｉｎ ｙ ｏ ｙ ｒｃ ｃｏ ｅ ｗ ｒ ｓｒ ｃ ： ｈ ａ ａ ｉ ｙ ｅ ａａｉ ｉ ｎ ｏ ｃ ｐ ｆｓ ｐ ｒｔ ｆｃｅ ｃ ｆｈ ｄ ｏ ｙ ｌｎ ｅｅ ｏ ｚ ｏ
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（ ｃｏ ｌ ｆ ｎ ｉ ｎ ｅ ｔ ｎ ｎ ｒｙＳ ｕｃ ｓ ｎ ｉ ｅｉｇ ｅ ｉｇＵ ｉ ｒ ｔ ｏ ｅｈ ｏｏｙ Ｓ ｈｏ ｏ ｖｒ ｍ ｎ ａｄＥ ｅｇ ｏ ｒｅ ｇ ｅｒ ，Ｂ ｉｎ ｎｖ ｓｙ ｆ ｃ ｎ ｌｇ ） Ｅ ｏ Ｅ ｎ ｎ ｊ ｅ ｉ Ｔ
文 章编 号 ：０９５８ （０８ ０ －０ ８０ １０ －６３ ２０ ）７０２ －３
Ｅｘ ｅ ｉ ｎ ａ ｔ ｄ ｆＳ ｐ ｒ ｔ ｎ ｏ ｉ ｅ Ｐ ｒｉ ｌ ｙ Ｃｙ ｌ ｎ ｉｈ Ｓ ｐ ｒ ｍｅ ｔ ｌＳ ｕ ｙ ｏ ｅ ａ ａ ｉ ｆＦ ｎ ａ ｔ ｅ ｂ ｃｏ ｅ ｗ ｔ ｍａ ｌＣｏ ｅ Ａｎ ｌ ｏ ｃ ｌ ｎ ｇｅ
锥角对水力旋流器流场及分离性能影响的数值试验研究
锥角对水力旋流器流场及分离性能影响的数值试验研究魏可峰1赵强2崔晓亮1何经纬1敖然1（1.中冶沈勘工程技术有限公司，辽宁沈阳110169；2.东北大学资源与土木工程学院，辽宁沈阳110819）摘要为了考察锥角对水力旋流器内部流场和分离性能的影响，针对实验室ϕ50mm 水力旋流器，采用Fluent软件中RSM 湍流模型、VOF 和Mixture 多相流模型进行了系统的数值试验研究。
流场模拟结果表明，在相同操作条件下，增大锥角，空气柱直径增大，湍流强度增加，压强和压强梯度均明显增加，从而导致整体能耗增加；切向速度随锥角增大明显升高，轴向速度变化不大，但LZVV 逐渐向器壁移动，分流比逐渐降低。
颗粒分离模拟结果表明，增大锥角会导致分离粒度增加，各粒级分离效率降低；小锥角容易造成“底流夹细”现象，大锥角容易引起“溢流跑粗”现象。
研究结果为水力旋流器锥体的结构选择和设计提供了参考。
关键词水力旋流器数值试验锥角流场分离性能中图分类号TD921+.5文献标志码A文章编号1001-1250（2019）-04-147-07DOI 10.19614/ki.jsks.201904028Effects of Cone Angle on the Flow Field and Separation Performance of HydrocyclonesWei Kefeng 1Zhao Qiang 2Cui Xiaoliang 1He Jingwei 1Ao Ran 1（1.Shen Kan Engineering and Technology Corporation ，MCC ，Shenyang 110169，China ；2.School of Resources and CivilEngineering ，Northeastern University ，Shenyang 110819，China ）Abstract In order to investigate the effects of cone angle on the flow field and separation performance of hydrocy⁃clone ，a systematical numerical study on a laboratory ϕ50mm hydrocyclone were conducted by using the RSM turbulence model ，VOF and Mixture multiphase flow model by Fluent software.The flow field simulation results show that under thesame operating conditions ，with cone angle increasing ，the air core diameter ，turbulence intensity ，pressure and pressure gradients are significantly increased ，resulting in an increase in overall energy consumption.The tangential velocity also in⁃creases with the increase of cone angle ，but the axial velocity does not change obviously.However ，the LZVV gradually moves toward the wall ，and the split ratio decreases subsequently.The simulation results of particle separation show that in⁃creasing the cone angle leads to an increase in the cut -size and a decrease in the separation efficiency for each size fraction.In addition ，a small cone angle is likely to increase the misplacement of fine particles in underflow ，while a large cone an⁃gle might enhance the entrainment of coarse particles in overflow.The results provide a reference for the selection and de⁃sign of the conical structure of hydrocyclones.KeywordsHydrocyclone ，Numerical simulation ，Cone angle ，Flow field ，Separation performance收稿日期2019-03-15基金项目国家自然科学基金项目（编号：51474054，51874075）。
防返混锥对双循环旋风分离器性能的影响研究
防返混锥对双循环旋风分离器性能的影响研究摘要：我们前面的研究表明，双循环旋风分离器的设计使得大于3μm颗粒的分离效率接近100%。
本文通过CFD模拟软件Fluent6.2对带有防返混锥的双循环旋风分离器内的压力场和颗粒轨迹进行了数值模拟，并与实验结果进行了比较，模拟结果和实验结果基本一致。
模拟得出防返混锥可使分离器的阻力系数增加12%，并减小灰仓内3μm以下颗粒的返混量。
实验结果表明，进口气速在8~21m/s时，防返混锥可使主进口和回流口的阻力系数分别增加14.6%和11.8%；当进口平均气速在15~19m/s时，若采用主进口进料，防返混锥可使总分离效率提高0.15~0.2%；若采用回流口进料，可提高1.5~2%。
关键词：旋风分离器；防返混锥；压降；分离效率中国分类号：TQ051.8文献标识码：AStudy on effect of anti-reentrainment cone in double circulation cycloneseparatorAbstract: The preceding study shows that the collection efficiency of particles larger than 3μm is nearly 100% in double circulation cyclone separator. A numerical simulation of the pressure field and particle trajectory was made in double circulation cyclone separator with anti-reentrainment cone using Fluent 6.2, and compared with an experimental results, the simulative results were in a good agreement with the experimental results. It showed that anti-reentrainment cone can increase the drag coefficients by 12% in cyclone, and can decrease backmixing of particles less than 3 μm in dust hopper. Experimental results showed that anti-reentrainment cone can increase the drag coefficients of main inlet and reflux inlet by 14.6% and 11.8% respectively, while the inlet gas velocity was 8~21m/s. If feeding by main inlet, anti-reentrainment cone can incerease total collection efficiency by 0.15~0.2%, and if feeding by reflux inlet, the total collection efficiency can be incereased by 1.5~2%, while inlet gas velocity was 15~19m/s.Key words:cyclone separator; anti-reentrainment cone; pressure drop; separation efficiency;旋风分离器由于其结构简单，造价低以及维修方便等优点，广泛应用于化工、农业、食品等方面。
锥度对天然气净化用旋风分离器流场影响
锥度对天然气净化用旋风分离器流场影响李琦;罗敏;韩传军;杨雪;管西旗【摘要】基于计算流体力学，采用 RNG k-e 湍流模型和离散相模型，研究了锥度在163～175°的天然气净化用旋风分离器的压力场、速度场分布以及分离效率。
结果发现，升气管入口附近的部分区域速度和压力变化最大；锥度对筒体及小锥体区域几乎没有影响，而对升气管和大锥体的影响很大，但是并不改变流场的整体分布规律。
随着锥度的增加，压降呈递减趋势。
气体总速度与切向速度的变化趋势相同，均随锥度的增大而减小。
在最小粒径为5μm 时，不同锥度下旋风分离器的分离效率均为100％，但是在顶板附近有不同程度的颗粒堆积现象。
锥度为163°和166°时，颗粒返混现象很严重，极易造成旋风分离器的顶板腐蚀穿孔，因此不适于工程实际。
在剩余的3种结构中，速度变化相差小，从压降和体积方面考虑，172°的锥角结构最优，可较大程度减少材料耗损，节约制造成本。
%The computational fluid dynamic (CFD)was conducted to analyze the effect of taper an-gle between 163°to 175°on fluid field in cyclone separator,which was utilized for natural gas pur-ification by using RNG k-epsilon turbulent model and discrete phase model in FLUENT fluid a-nalysis software platform.Some conclusions could be received from the numerical simulation.The greatest changes of velocity and pressure were occurred near the entrance of riser;and there was almost no influence on cylinder and some cone area with different tapers;however,the impact of taper on the riser and most cone area was significant.On the other hand,the distribution of flow field would not be affected by taper as a whole.The separation efficiency of gas-solid is 100% due to the 5 μm minimumparticle size,but there is stacked phenomenon inside the cyclone separator which is serious near the roof.Finally,the best structure of cyclone separator was chose with 172° taper what meant a 0.925 m conelength.This structure had the lowest pressure drop and less ma-terial consuming.【期刊名称】《石油矿场机械》【年(卷),期】2014(000)012【总页数】5页(P8-12)【关键词】旋风分离器;锥度;流场【作者】李琦;罗敏;韩传军;杨雪;管西旗【作者单位】西南油气田分公司输气管理处，成都 610213; 西南石油大学，成都610500;西南油气田分公司输气管理处，成都 610213;西南石油大学，成都610500;西南石油大学，成都 610500;西南石油大学，成都 610500【正文语种】中文【中图分类】TE931.101旋风分离器是一种利用离心力分离气流中固体颗粒或液滴的设备。
旋流器：旋流腔与大锥段角度对旋流器的影响
旋流器：旋流腔与大锥段角度对旋流器的影响旋流器是一种流体分离设备，其基本原理是通过高速旋转产生的离心力将液体和固体颗粒分离。
旋流器的结构通常包括进口管、旋流腔、大锥段和出口管等部分。
其中，旋流腔和大锥段是旋流器关键的构成部分，同时其角度也对旋流器的性能有重要影响。
旋流腔角度对旋流器的影响旋流腔是旋流器中最重要的部分之一，其所处位置在进口管与大锥段之间，通常为一段锥形或圆柱形的管道。
旋流腔的角度是旋流器性能优化的关键因素之一。
旋流腔角度较小时，液体的旋转速度更高，固体颗粒被分离得更好，但是此时出口管中的旋涡将更强，对后续的处理工艺可能产生负面影响。
而旋流腔角度较大时，旋流器的分离效果较差，因为这时液体的旋转速度较低，离心力也会减弱，导致颗粒不易分离，液品流也难以聚集。
因此，旋流腔角度的选择需要根据实际分离要求和处理工艺特点加以考虑。
在不同的工况下，可以通过改变旋流腔角度来调节旋流器的性能，以达到最佳的分离效果。
大锥段角度对旋流器的影响大锥段是旋流器中第二个重要的构成部分，其连接着旋流腔和出口管。
大锥段的角度对旋流器的性能同样有着显著的影响。
当大锥段角度较小时，旋流的压力降低，液体速度减小，并产生一个涡旋。
当大锥段角度增大时，旋流器的离心力也会相应增大，颗粒被分离得更全面，但同时也会产生更高的压力降。
不同的大锥段角度可影响旋流器内的液体和固体颗粒的分布，并且导致出口管中特定旋涡形状和强度的发生。
在大多数情况下，通过合理的大锥段角度改变可以有效地调整旋流器的分离效率。
而大锥段角度与旋流腔角度相互关联，当旋流腔角度确定后，也应考虑大锥段角度的选择。
结论旋流器的旋流腔和大锥段角度是影响旋流器性能的主要因素之一。
通过对这两部分的角度进行合理的调整和控制，可以在不同的工况下提高旋流器的分离效率和运行效果。
在实际应用中，可以根据待分离物质的特性和处理工艺要求，确定旋流腔和大锥段的最佳角度。
在此基础上，结合其他附加设备和运行参数，以达到最佳的分离效果。
《不同导叶高度旋流器内部旋流特性研究》范文
《不同导叶高度旋流器内部旋流特性研究》篇一一、引言旋流器作为一种重要的流体处理设备，广泛应用于各种工业领域中，如矿物分离、水力净化以及流体混合等。
其中，导叶作为旋流器内部的核心结构，对旋流特性的影响尤为显著。
本文旨在研究不同导叶高度对旋流器内部旋流特性的影响，以期为旋流器的设计优化和性能提升提供理论依据。
二、文献综述近年来，国内外学者对旋流器的研究主要集中在旋流器的结构优化、工作原理以及应用领域等方面。
在导叶高度对旋流特性的影响方面，已有部分学者进行了相关研究，但尚无系统性的结论。
通过文献回顾，我们发现导叶高度会影响旋流器的流体动力学特性，从而影响旋流器的分离效果和能量消耗。
三、实验方法本研究采用实验和数值模拟相结合的方法，对不同导叶高度的旋流器进行深入研究。
实验过程中，我们选取了四种不同高度的导叶进行对比分析，同时利用计算机辅助技术进行流体动力学模拟。
通过改变进口流量、速度等参数，观察旋流器内部的流场分布和旋流特性。
四、实验结果与分析（一）实验结果实验结果表明，随着导叶高度的增加，旋流器的内部流场分布发生明显变化。
在较低的导叶高度下，流体在旋流器内部的旋转速度较快，但分离效果相对较差；随着导叶高度的增加，旋转速度逐渐降低，但分离效果得到提升。
此外，我们还发现导叶高度对旋流器的能量消耗也有一定影响。
（二）结果分析通过对实验数据的分析，我们发现导叶高度对旋流器内部旋流特性的影响主要体现在以下几个方面：1. 流体动力学特性：导叶高度直接影响流体的旋转速度和流动路径。
在较低的导叶高度下，流体受到较大的离心力作用，旋转速度较快，但流动路径较短，导致分离效果不佳；随着导叶高度的增加，流体在旋流器内部的流动路径变长，有利于提高分离效果。
2. 分离效果：导叶高度对旋流器的分离效果有显著影响。
在适当的导叶高度下，旋流器能够更好地实现流体中不同密度组分的分离。
当导叶高度过高或过低时，分离效果均会受到影响。
3. 能量消耗：导叶高度也会影响旋流器的能量消耗。
井下油水分离旋流器大锥角参数优化
井下油水分离旋流器大锥角参数优化王尊策;于玲玲;徐艳;王家新;苑井武【期刊名称】《东北石油大学学报》【年(卷),期】2009(033)002【摘要】利用Fluent软件,将油相体积分数为2%、油滴粒径为40 μm的混合介质作为研究对象,对主直径为28 mm、小锥角为1.5°的不同大锥角的井下油水分离水力旋流器内部流场进行数值模拟,得到不同大锥角时切向速度、轴向速度、油相体积分数分布以及压力降与分离效率的关系. 结果表明,当大锥角为26°时,外涡流区最大切向速度最靠近中心点,内涡流区切向速度沿径向的速度梯度变化不大,可降低液滴的剪切破碎;旋流器轴心处油相体积分数最大,混合介质中油相体积分数达到95.0%,在壁面附近油相体积分数很小,此时水力旋流器的分离效果较好,可为井下油水分离旋流器的结构优化设计提供指导.【总页数】3页(P78-80)【作者】王尊策;于玲玲;徐艳;王家新;苑井武【作者单位】大庆石油学院,机械科学与工程学院,黑龙江,大庆,163318;大庆石油学院,机械科学与工程学院,黑龙江,大庆,163318;大庆石油学院,机械科学与工程学院,黑龙江,大庆,163318;辽河油田沈阳采油厂,辽宁,新民,100316;长城钻探有限公司,辽宁,盘锦,124010【正文语种】中文【中图分类】TE992.2【相关文献】1.轴流导叶式水力旋流器井下油水分离系统方案设计 [J], 杨晓惠2.含气条件对井下油水分离旋流器性能影响的数值模拟 [J], 蒋明虎;宫磊磊;徐保蕊;赵立新3.电潜泵-井下油水分离系统工作参数优化设计 [J], 于洪敏;李恒;陈胜男;曲占庆;张琪4.海上井下油水分离旋流器结构设计及优化研究 [J], 丁文刚;刘琳;杜晓霞;章宝玲;杨国威;吴广;赵立新5.说说海上井下油水分离用水力旋流器 [J], 王晓凤;陈李斌因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
锥角变化对旋流除砂性能影响的数值模拟
锥角变化对旋流除砂性能影响的数值模拟张晓光;赵立新;徐保蕊;蒋明虎;邓鑫【摘要】针对在油田开展采出液除砂的必要性进行了介绍,对所研究的除砂型旋流器结构和基本原理进行了说明.利用数值模拟软件Fluent,将某油田现场采出液作为分离对象,对主直径为56mm的除砂旋流器进行变锥角结构数值模拟研究.得出不同锥角结构旋流器的速度场、压力降和砂相体积分数分布的变化规律,并对不同锥角结构旋流器的除砂分离效率进行了对比.研究表明:当锥角为5°时,旋流器内部产生的切向速度最大,底流出口砂相体积分数分布最高,但也伴随着较大的压力降,所完成的砂相分离效率最高为96.30％.【期刊名称】《化工机械》【年(卷),期】2016(043)006【总页数】5页(P798-802)【关键词】旋流器;锥角;除砂;分离性能;数值模拟【作者】张晓光;赵立新;徐保蕊;蒋明虎;邓鑫【作者单位】东北石油大学机械科学与工程学院;东北石油大学机械科学与工程学院;东北石油大学机械科学与工程学院;东北石油大学机械科学与工程学院;中国石油天然气管道工程有限公司【正文语种】中文【中图分类】TQ051.8随着油井开采时间的延长，油井采出液中含砂量越来越高，甚至一些油井从投产时就存在严重的采出液含砂问题[1]。
现有的沉降清砂方法周期长、占地面积大、所耗费成本较高，已不能适应油井采出液产液量逐年上升、含砂量逐年增加的现状。
近年来不进罐清砂技术(如旋流分离)在石油工业中应用广泛。
除砂用水力旋流器是利用固液两相介质间的密度差将分散相——砂相从连续相——液相中分离出来的一种技术方法，具有装置紧凑、占地面积小、分离周期短、处理量调节范围大及设备投资成本小等优点。
除砂用水力旋流器是一种应用广泛的分离设备，不仅可用于油田除砂、脱泥，还可以用于矿场分级分离、洗涤等。
研究表明旋流器锥角结构参数对旋流器的分离性能影响较大，但由于旋流器处理介质不同、主要结构形式不同，锥角变化对旋流器分离性能的影响规律也不尽相同[2，3]。
大锥段注气对液-液水力旋流器分离性能的影响
大锥段注气对液-液水力旋流器分离性能的影响陈德海;魏振禄;蒋明虎;赵立新【摘要】针对油田含聚污水处理难度大的问题,利用CFD和多孔介质模型建立了旋流器内部流体的计算模型,数值模拟分析了大锥段注气旋流器内多相流体速度场和压力场的分布规律,结果表明:大锥段注气后,在旋流区和大锥段区的径向速度和流向溢流口的轴向速度明显提高,分离性能有所改善;产生的气浮选效应使混合液的分离难度降低,压力降减小,节约了能源.提出旋流器流场分界区的概念,研究表明在分界区注气能更好地改善分离效果,分界区的位置取决于旋流器的结构参数和操作参数.【期刊名称】《化工机械》【年(卷),期】2014(041)004【总页数】5页(P480-483,495)【关键词】旋流器;大锥段注气;分离性能;数值模拟;分界区【作者】陈德海;魏振禄;蒋明虎;赵立新【作者单位】东北石油大学机械科学与工程学院;大庆油田有限责任公司采气分公司;东北石油大学机械科学与工程学院;东北石油大学机械科学与工程学院【正文语种】中文【中图分类】TQ172.6+34大庆油田已进入高含水开发期，为了进一步提高油藏的原油采收率，需加大化学驱油技术的推广力度[1]。
化学驱油技术主要包括聚合物驱和三元复合驱[2]，其采出液中残留碱、表面活性剂和聚合物，导致采出液油水乳化程度和稳定性增强，采出污水黏度大，悬浮固体含量增高，使地面油水分离和含油污水的处理难度增大。
另外，油田采用平衡开采方式，将从地层采出的污水处理后作为驱油用水全部回注地层，以补充地下水，因此采出污水的处理是油田生产过程中非常重要的一个环节。
常规旋流器对油田含聚合物污水的处理效果不理想[3]，因此，笔者对常规旋流器的结构和操作参数加以改进，通过微孔管向旋流器内注入气体，把旋流分离技术和气浮选技术巧妙地结合在一起，其耦合效应将有效地改善水力旋流器对含聚污水的分离效果。
水力旋流器的结构比较简单，但内部流场却非常复杂，气体的注入对流场产生较大的影响，使液-液水力旋流器的流场更加复杂。
中心锥结构对水力旋流器内流场及分离效率影响的研究
中心锥结构对水力旋流器内流场及分离效率影响的研究佚名【摘要】使用计算流体力学软件FLUENT15.0对中心锥上锥段底角为40°、45°、50°、55°水力旋流器进行了数值模拟,通过数值分析研究中心锥结构对水力旋流器内流场及分离效率影响,并考虑中心锥结构的磨损情况.模拟结果表明:适当的减小上锥段底角能提高分离效率,并改善上锥段的磨损情况,而过小的上锥段底角反而会降低分离效率,加重上锥段的磨损情况,说明中心锥上锥段底角在40° ～50°之间存在着一个最佳角度,该角度能够得到较高的分离效率以及较小的磨损.模拟结果也为进一步优化中心锥结构提供了参考.【期刊名称】《矿产保护与利用》【年(卷),期】2018(000)006【总页数】5页(P65-69)【关键词】水力旋流器;计算流体力学;中心锥结构;磨损;分离效率【正文语种】中文【中图分类】TD452水力旋流器由于其结构简单、运行成本低、占地面积小等优点在很多领域得到了广泛的应用[1-3]。
空气柱是水力旋流器内特有的现象，目前国内外学者大多研究空气柱是关于空气柱的形状、尺寸、形成机理以及内部流场[4-6]。
曹晓娟等[7]利用离散相模型研究空气柱的存在对分离粒度的影响，结果表明，空气柱的存在会使压力降增加和分级效率降低。
褚良银等[8]利用中心固体棒占据空气柱位置来有效地消除空气柱，提高了分级效率。
而张恒等[9]在固体棒上加一个固体双锥构成中心锥结构，与固体棒相比，中心锥结构水力旋流器能使分离精度和分离效率均得到提高。
不过该结构会增大内部流体的流动阻力，需要对其结构进行优化。
本文利用计算流体力学软件FLUENT15.0模拟研究中心锥结构对水力旋流器内流场及分离效率影响，并对不同中心锥结构的磨蚀情况做了分析，为进一步优化中心锥结构提供依据。
1 几何模型及求解参数设置1.1 湍流模型依据文献[10]报道，通过使用标准k-ε、RNGk-ε、RSM三种湍流模型对水力旋流器进行数值模拟，并将模拟结果与试验结果进行对比，发现RSM湍流模型所获得流场参数与试验结果最为接近，因此本文选择雷诺应力(RSM)湍流模型。
旋流器结构参数对分选效果的影响
旋流器结构参数：一，锥角对分选效果的影响旋流器分选效率的高低，很大程度上取决于旋流器锥角的大小。
当锥角小于十五度时，悬浮液在旋流器内的运动轨道大致都是围绕在圆柱附近的，而悬浮颗粒的能量曲面变化不会很大，分选效果的变化也不会太大;而锥角过大，将导致悬浮液在做环形运动的时候，能量损失较大，而且在锥壁附近形成的湍流范围越大，形成的等密度曲面就会越不稳定。
由此可知，旋流器的锥角设计要保持在十五度左右，是最好的。
二，溢流管深度对分选效果的影响旋流器的溢流管应该伸入到内部底料口以下，我们应通过实验来确定溢流管的最佳深度。
若果溢流管插入的过深，则会导致附近形成大面的湍流现象，影响等密度的曲面分布，同时，旋流器中存在的一个由上而下的闭环漩流会有一部分进入到溢流管中，从而污染溢流;相反，如果溢流管高于底部入料口的平面，生产线发生状况时会造成短路现象。
要保持旋流器分选效果，需要底流管和溢流管的中心线在旋流器的轴线附近，并且要尽量保持平衡。
否则，如果出现角度差异，则会导致旋流器的内、外旋流不稳定，同时，湍流现象加大，使颗粒分选工作更为困难，降低旋流器分选效率及处理能力。
在使用过程中，操作人员要经过专业培训，并且要定期对旋流器进行检查，一旦发现溢流管严重磨损，要及时进行更换或修复。
三，锥比设计对分选效果的影响旋流器的锥角是什么概念，我们不难理解，那么什么是锥比呢?鑫海矿机为大家普及知识啦，锥比指的是旋流器底流口直径与溢流口直径的比值。
锥比的变化直接影响旋流器的分选效果，锥比无论是减小还是增加，都会对分选效果造成负面影响。
为什么会造成负面影响呢?因为锥比如果有变化，那么直接影响的是旋流器内空气柱的位置、体积，进而改变悬浮液在旋流器内的密度曲面分布。
而这两个因素会导致旋流器的下降外旋流和上升内旋流体积发生变化，从而对分选效果产生间接影响。
当锥比小于某值时，就会导致旋流器的溢流口磨损严重，导致旋流器内旋流的体积加大，零速度曲面向外延伸，出现旋流器跑粗现象。
锥段结构对旋流器内部流场和分级性能的影响
锥段结构对旋流器内部流场和分级性能的影响
梁志涛;李峰;韩虎;王延超;纪祥飞
【期刊名称】《有色金属工程》
【年(卷),期】2024(14)3
【摘要】针对常规旋流器分级精度低、运行能耗高的问题,提出了一种改进旋流器锥段的方法用于提高旋流器分级性能,通过数值计算法呈现了直线型、抛物线型和双曲线型锥段结构旋流器对内部流场特性和分离性能的影响规律。
数值模拟结果表明:采用抛物线锥段可使其旋流器的切向速度和轴向速度减小,降低乱流的发生概率,流场稳定性得到有效提升,双曲线锥段内部流场不稳定,不利于颗粒的平稳运行。
抛物线型旋流器零速包络面外移,细内旋流空间变大,细颗粒得到充分分离,分级精度得到一定提升。
相比于常规型和双曲线型,抛物线型旋流器具有较小的湍流强度,颗粒稳定性得到有效提升,同时,抛物线型旋流器的陡度指数从0.61提升为0.72,旋流器分级精度得到大幅提升,由于其分离空间的变大,切割粒径稍有增大。
【总页数】7页(P133-138)
【作者】梁志涛;李峰;韩虎;王延超;纪祥飞
【作者单位】苏州城市学院智能制造与智慧交通学院;临沂大学机械与车辆工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TD953
【相关文献】
1.基于CFD的多锥段旋流器内部流场的数值模拟
2.内锥旋流器的流场特性及颗粒分级性能分析
3.扰流锥对立式涡流空气分级机流场和颗粒分级性能的影响
4.双锥结构设计对旋流器流场特性与分离性能的影响
5.双给料口结构对旋流器流场特性和分级性能的影响
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锥面母线曲率对旋风分离器性能影响的数值模拟
锥面母线曲率对旋风分离器性能影响的数值模拟刘琳;窦华书;陈小平【摘要】In order to study the influence of conical generatrix curvature on inner flow field and separating performance of cycloneseparator,numerical simulation was carried out with Reynolds stress model (RSM)and discrete phase model (DPM).Besides,energy gradient theory was used to analyze stability of internal vortex field.The results show that with the increase of conical generatrix curvature, the maximum of tangential velocity of airflow in the cyclone separator rises and the upward flow of the cyclone separator decreases.It is found when the curvature is 1.7 × 10-4 ~3.4 × 10-4 ,the cyclone separator of such structure most meets the requirement of high efficiency and low pressure drop.Through analysis of structural characteristics of combined vortex,it is further found that when the curvature is 1 .7 ×10-4 ~3.4 × 10-4 ,main tangential velocity distribution trend of outer vortex most approaches the velocity distribution of free vortex,and the proportion of quasi-free vortex to combined vortex structure is relatively large.The free vortex distribution has the best stability according to the energy gradient theory, which may be the reason why the structure can get the optimal performance.%为研究锥面母线曲率对旋风分离器内部流场以及分离性能的影响，采用雷诺应力模型(RSM)和离散相模型(DPM)进行数值模拟，并用能量梯度理论分析内部涡流场的稳定性。
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１ 前 言
２ 试验 装 置及 方法
固液 水力旋 流器 因其 占地 面 积 小 、 操 作 维 护 方便 等优 点 ， 在 油 田地 面除 砂 、 微 细 物料 的分 级 和 分离 中被广 泛应 用 Ｊ 。 中 国石 油 大 学 （ 华东） 多
பைடு நூலகம்
导叶式固 一 液分 离旋流器 的结 构如 图 １所 示。
了试验研究 。试验 结果 表明 ， 在 一定 范围内 ， ７ 。 锥角旋流器 总分离效率 最高 、 压 降较低 ； 锥角 不 同， 对不 同粒径 的 固体 颗 粒 的分 离效率 不同 ； 随着锥 角的减小 ， 旋流器对 悬浮物颗粒 的分离效率呈 上升的趋势。
关键 词 ： 锥角 ； 固液分离 ； 导叶式旋流器
１ ０ 。Ｗ ａ Ｓ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｅ ｄ ｗ ｈ ｉ ｌ ｅ ｗｉ ｔ ｈ ｏ ｔ ｈ ｅ ｒ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ ｐ ａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｓ ｒ ａ ｎ ｄ ｏ ｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ｐ ｒａ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｓ ｒ ｒ ｅ ｍａ ｉ ｎ ｕ ｎ ｃ ｈ ｎｇ ａ ｅ ｄ ．Ｔ ｈ ｅ ｅ ｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｌ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ
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２ ０ １ ３年第 ４ １ 卷第 ３期
文章编 号 ： １ ０ ０ ５— ０ ３ ２ ９ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ３— ０ ０ ０ １ — ０ ４
流
体
机
械
锥 角对 导 叶 式 旋 流 器 分 离性 能影 响试 验 研 究
于 凯， 王振 波 ， 金有 海 ， 孙 治谦 ， 侯 胜超
（ 中国石 油大学（ 华东 ） ， 山东青 岛 ２ ６ ６ ５ ８ ０ ） 摘 要 ： 在其它结构参数 和操作参 数不变的情况下 ， 对 锥角 为 ５ 。 、 ７ 。 和ｌ ０ 。 的导 叶式 固液 分离旋 流器 的分离性 能进行
ｗ ｈ ｉ ｃ ｈ ｈ ａ ｖ ｅ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｇ ｒ ａ ｉ ｎ ｄ ｉ ａ ｍ ｅ ｔ ｅ ｒ ｓ ； ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｉ ｓ ａ ｎ ｕ ｐ ｗ ａ ｒ ｄ ｔ ｒ ｅ ｎ ｄ ａ ｓ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｓ ｅ ｐ ａ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｅ ｆ ｉ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｙ ｏ ｆ ｓ ｕ ｓ ｐ ｅ ｎ ｄ ｅ ｄ ｍ ａ ｔ ｔ ｅ ｓ ｒ ｗ ｉ ｔ ｈ ｅ ａ Ｉ Ｉ ｇ ｌ ｅ