水力旋流器浓缩性能试验研究

油—水分离水力旋流器的试验研究及数值模拟的开题报告题目：油-水分离水力旋流器的试验研究及数值模拟分析一、研究背景及意义随着石油、化工、食品等行业的发展，油-水混合物的分离和净化成为一个非常重要的问题。

传统的油-水分离方法包括重力沉降法、离心法、过滤法等，但存在着设备大、工艺复杂、能耗高等缺陷。

水力旋流器作为一种简单、高效、低成本的分离设备，在油-水分离领域应用广泛。

因此，对水力旋流器进行试验研究及数值模拟分析，对于优化分离效果、提高分离效率、降低成本具有非常重要的意义。

二、研究内容本课题拟通过实验和数值模拟两种方法，研究水力旋流器对油-水混合物的分离效果和机理。

具体研究内容如下：1. 设计制作水力旋流器，并进行流场测试和性能评价。

2. 通过实验研究，探究水力旋流器对不同比例的油-水混合物的分离效果，并分析影响分离效果的主要因素。

3. 基于CFD软件，建立水力旋流器的数值模型，模拟旋流器内部流场，并分析油-水分离机理。

4. 对实验结果和数值模拟结果进行对比分析，验证数值模拟方法的可靠性和准确性。

三、研究方法与技术路线1. 实验方法：设计制作水力旋流器，使用模拟油-水混合物进行实验，以分离效率、分离效果与水力旋流器结构和操作参数的关系为主要研究内容，通过数据处理和统计分析，得出实验结果。

2. 数值模拟方法：利用CFD软件对水力旋流器进行数值分析，建立三维数值模型，采用VOF（Volume of Fluid）方法模拟油-水分离，并对分离效果、分离机理等进行分析。

3. 技术路线：（1）设计制作水力旋流器；（2）进行流场测试和性能评价；（3）通过实验研究探究水力旋流器对油-水混合物的分离效果；（4）建立数值模型，开展CFD数值模拟并进行数值仿真；（5）对实验结果和数值模拟结果进行对比分析。

四、预期成果1. 设计制作出一种较为理想的水力旋流器。

2. 明确水力旋流器对油-水混合物的分离机理，探究主要影响因素。

高效节能水力旋流器的研究进展吴业巍3　刘仁桓　金有海(中国石油大学(华东)机电工程学院) 摘　要　通过对国内外高效节能水力旋流器的研究,概括了水力旋流器能耗的理论研究以及影响旋流器分离性能和能耗的主要因素。

介绍了针对不同问题提出的相应解决措施,对其迄今的研究成果进行了评述,并对其发展进行了展望。

关键词　水力旋流器　分离效率　能耗　节能0　引言水力旋流器是一种分离非均相混合物的分离设备。

可以用来完成液体澄清、固相颗粒洗涤、液体除气与除砂、固相颗粒分级与分类以及两种非互溶液体的分离。

在旋流分离器的开发和应用中,如何降低运行成本,自始至终是人们普遍关注且在全球能源日趋紧张的今天显得更为重要的一个课题。

因此人们希望在保证其分离目的的前提下,如何最大限度地降低其能量消耗,达到增产节能的目的[1]。

随着基础理论研究和测试技术的不断进步和完善,对水力旋流器能耗的研究不断地深入,提出了一系列行之有效的解决措施。

笔者就提高水力旋流器分离性能和降低其能耗方面的研究进展进行简要评述。

1　水力旋流器能耗的理论研究水力旋流器的总能耗可分为进口损失、内部损失和出口损失三大部分[2]。

其中水力旋流器的进口损失主要是流体由进料口进入旋流器筒体因截面突然扩大引起的射流阻力、流体和器壁的碰撞冲击以及流体内部的剧烈摩擦造成的,这部分能量损失在旋流器总能量损失中占的比例是相当可观的,并且对分离是没有作用的[3]。

内部损失是指在水力旋流器内因壁面摩擦、流体粘性内摩擦、湍流耗散、离心压头消耗以及各种局部损失等引起的能量损失。

出口损失主要是指排出流体的动能和压力能所引起的无谓的能量损失[4]。

因此水力旋流器进口部位的能量损失降减主要依靠对流体的转向损失和涡流损失的控制。

空气柱内湍动能耗、动能损失以及摩擦的完全消除对总能耗降减是有效的。

旋流分离器中心部位附近内旋流区域是能耗严重损失的区域,对内湍流能耗与加速进行有效地控制,可以大幅度地减少总能耗。

水力分级旋流器在我国选煤厂的应用范围及研究方向谢登峰(天地科技股份有限公司唐山分公司,河北唐山　063012)摘　要:介绍了水力分级旋流器的工作原理及在选煤厂中的应用范围,并指出了它在现场应用中存在的问题,认为今后对水力分级旋流器的分选工艺和结构参数的研究将主要采用计算流体动力学模型。

关键词:选煤厂;水力分级旋流器;应用;研究中图分类号:T D454 文献标识码:A 文章编号:100528397(2009)0620024203收稿日期:2009210227作者简介:谢登峰(1979—),男,河南商水人,2003年毕业于中国矿业大学化工学院矿物加工工程专业,工学学士,天地科技股份有限公司唐山分公司设计工程中心工程师,电话:0315-7759040。

水力分级旋流器是一种离心分离设备,它是在离心力作用下根据两相或多相之间的密度差来实现分离的。

由于离心力场的强度较重力场大得多,因此水力旋流器比重力分离设备的分离效率要大得多[1]。

作为一种高效的浓缩分级设备,它具有处理量大、效率高、体积小、无运动部件、性能稳定等优点,已被广泛应用于化工、冶金、石油等众多工业领域。

因其能够对煤泥水进行有效分级、浓缩,并且结构简单、维护方便,进而在选煤厂生产中得以广泛应用。

1　工作原理水力分级旋流器结构如图1所示,旋流器主体由圆筒和圆锥两部分连接组成。

在圆筒壁上沿切线方向装设给料管,顶部设溢流管,圆锥下部设置底流口。

当矿浆以一定压头切线给入旋流器时,在旋流器内形成旋流力场,受离心力的作用,粗颗粒物料被甩向器壁,并沿器壁螺旋向下运动,最终由底流口排出;细颗粒物料的运动主要受流体支配,先是在锥体中心外侧向下运动,到达下部时与位于锥体中央的上升流混合,上行至溢流口排出。

溢流以细粒级为主(低浓度物),底流以粗粒级为主(高浓度物),从而实现粗细颗粒的分级、浓缩。

图1　水力旋流器简图2　应用环境当前选煤工艺应用较为广泛的粗煤泥分级、浓缩设备主要有角锥沉淀池、倾斜板沉淀槽及水力分级旋流器。

摘要水力旋流器是分级、脱泥、浓缩、洗涤、净化、磨矿控制等多件用高效率分选设备。

广泛用于黑色金属、有色金属、非金属尾矿的造矿领域中，是矿山分级、尾矿筑坝、提纯、油田泥浆净化等的理想产品。

它具有结构简单、操作方便、生产能力大、无转动部件、运行可靠、占地面积小和易于实现自动控制等优点。

但它也受到操作条件的影响，稳定性较差、动力源的功耗较大。

从水力旋流器的基本结构和工作原理出发,综合评述了水力旋流器在食品工业中具有代表性的应用情况。

进而指出,随着科学技术的发展和对其研究的不断深入,水力旋流器将在食品工业领域发挥更为重要作用。

此次毕业设计的课题就是分级水力旋流器的研究与在食品工业中的应用。

叙词:水力旋流器食品工业应用中图分类号:TS203 文献标识码:AAbstractMany of the waterpower swirler is to grade and sheds mud and concentrating and wasing and purifying and mill mine control etc selects separately equipment with the high efficiency rate .Extensively being used the making in the domain of mine of ferrous metal , nonferrous metal and nonmetal tailings is that dam , purification and ideal product that the slurry purification in oil field waits are built to mine hierarchical and tailings . It possesses the structure simply and operation convenience and production capacity greatly and the nothing moves the parts and the operating is reliable and covers an area of the area small unassuming in realizing the merits such as automatic control etc .But it also suffers the influence of operating condition operational condition , and the stability is wronger and the motive force work loss of source is bigger .AbstractAstheapplicationofhydrocyclonesisgettingmoreandmoreinterestsofeng ineers,theirrepresentativeapplicationinfoodindustryisintroducedinthispaper.Tosumup,h ydrocyclonescanbeusedforoperationsofclarification,thickening,washingandclassificati oninvolvedinmanyfoodprocessing.Furthermore,hydrocyclones,especiallymini-hydroc ycloneshavealreadyfoundtheirwayintobioengineering,suchasyeastseparation,ect.Onma nyoccasions,hydrocycloneshavesubstitutedforotherseparationequipmentandplayanimp ortantrole.Itcanbeexpectedthathydrocycloneswillfindwiderapplicationinvariouscasesof thefoodindustry.The subject of this graduation project is the research and application in food industry of hierarchical waterpower swirler .Keywords Hydrocyclones,Foodindustry,Application旋流分离是一种分离非均相液体混合物的设备，是一种高效、节能的分离技术,水力旋流器是旋流分离技术的关键设备之一。

一、实验目的1. 理解旋流器的工作原理和分离机制；2. 掌握旋流器的主要结构参数和影响因素；3. 熟悉旋流器在不同工况下的分离性能；4. 分析旋流器实验数据，得出旋流器分离效率和操作参数之间的关系。

二、实验原理旋流器是一种利用离心力进行固液分离的设备，其工作原理基于流体在旋流器内的涡流运动。

当含有固体颗粒的流体进入旋流器后，由于流体在旋流器内的旋转，颗粒受到离心力作用，重颗粒被推向旋流器壁面，而轻颗粒则被推向中心。

通过调整旋流器的结构参数和操作参数，可以实现对不同粒径和密度固体颗粒的有效分离。

三、实验设备与材料1. 实验设备：- 旋流器：不同结构参数的旋流器；- 流量计：用于测量流体流量；- 液位计：用于测量旋流器液位；- 电子天平：用于称量固体颗粒；- 搅拌器：用于混合固体颗粒和流体；- 数据采集系统：用于记录实验数据。

2. 实验材料：- 固体颗粒：不同粒径和密度的固体颗粒；- 流体：水或模拟流体。

四、实验步骤1. 准备实验设备，包括旋流器、流量计、液位计、电子天平等；2. 称取一定量的固体颗粒，加入搅拌器中，加入适量流体进行混合；3. 调整旋流器的结构参数，如锥角、排口比等；4. 调整旋流器的操作参数，如进口压力、进口浓度等；5. 开启搅拌器，使固体颗粒和流体充分混合；6. 记录实验数据，包括流量、液位、分离效率等；7. 重复步骤3-6，改变旋流器的结构参数和操作参数，进行多组实验；8. 分析实验数据，得出旋流器分离效率和操作参数之间的关系。

五、实验结果与分析1. 实验结果：- 不同结构参数旋流器的分离效率；- 不同操作参数下旋流器的分离效率；- 固体颗粒粒径和密度对分离效率的影响。

2. 分析：- 随着锥角和排口比的增大，旋流器的分离效率逐渐提高；- 随着进口压力和进口浓度的增大，旋流器的分离效率逐渐降低；- 随着固体颗粒粒径和密度的增大，旋流器的分离效率逐渐提高。

六、结论1. 旋流器是一种高效的固液分离设备，其分离效率受结构参数和操作参数的影响；2. 通过调整旋流器的结构参数和操作参数，可以实现对不同粒径和密度固体颗粒的有效分离；3. 在实际应用中，应根据具体情况选择合适的旋流器结构参数和操作参数，以提高分离效率和降低能耗。

旋流器工作特性实验一、实验目的：1．测试旋流器入口压力与入口流量之间的变化关系。

2．观察旋流器中空气柱的形成和变化规律。

3．观察“固态颗粒”在旋流器中的运动规律。

4．深入了解旋流器工作原理。

5．掌握实验所需仪器设备。

6．绘出旋流器入口压力与入口排量（处理量）之间的关系曲线。

（处理量曲线）7．结合处理量曲线及空气柱变化情况写出实验报告。

二、实验装置简图：本室的旋流器试验台是一套综合式的实验台，它包括离心泵性能实验；旋流器实验。

下面的简图只是画出了和本实验有关的零、部件及测试仪器和仪表，在做本实验之前如有不明白之处，可请指导教师指教。

严禁乱动各种闸门、电器开关。

旋流器实验装置简图见图1 。

在图一中：1—泵电机 2—联轴器 3—转矩转速传感器4—联轴器 5—离心泵 6—注水阀门7—吸入压力表 8—排气阀门 9—排出压力表10—流量传感器 11—旋流器 12—背压力表13—背压阀门 14—组合式水箱 15—进水阀门16—排出阀门 17—排出流量传感器三、被测参数：1. 旋流器入口压力P入；单位：kg.f/cm²或MPa;2. 旋流器入口排量Q入；单位：升/秒。

Q入=表读数（Hz）/ε式中：ε——涡轮流量计系数3．旋流器出口压力P出；单位：kg.f/ cm²或MPa4. 旋流器泄漏流量Q泄，单位：升/秒，Q泄是用量杯加上秒表测试出来的。

5.旋流器的排出量由排出流量传感器（17）测出，Q出=（Hz）/ε (L/S)四、实验的组织与分工：每次实验最多不能超过10人。

实验人员分工如下：1.灌水、启动电机（开泵）；开关闸门(15)。

1人。

2.记录输入压力，1人。

3.记录旋流器出口压力，1人。

4.记录旋流器进口排量，1人。

5.记录旋流器泄漏量，3人。

1人操作秒表，1人操作容器，1人记录。

6.加“固态颗粒”，观察记录空气柱变化情况，2人。

1人用钢尺量空气柱节距变化并记录，1人观察空气柱直径变化并记录。

导叶式除油型水力旋流器内流场测试与性能分析的开题报告一、选题背景随着工业和民用领域对水质要求的提高，水处理技术得到了广泛应用。

其中水力旋流器是一种简单易行、效果明显的技术。

它通过利用高速旋转产生离心力，将水中的固体颗粒和油脂等污染物质分离出来。

而导叶式除油型水力旋流器则是一种新型的水力旋流器，它采用特殊的导叶结构，能够更加有效地除去油脂、淤泥和其他污染物，具有很高的应用价值和发展前景。

二、研究目的本文旨在通过对导叶式除油型水力旋流器内流场的测试和性能分析，研究其除污原理及工作机理，进一步改进该装置的设计和工艺参数，提高其除油效率和使用效果。

三、研究内容1. 导叶式除油型水力旋流器的原理及工作机理分析2. 内流场测试方法及实验设计3. 测试数据的分析和处理方法4. 性能评价及对比分析5. 优化设计方案四、研究方法1. 理论分析法：根据导叶式除油型水力旋流器的结构特点和参数，推导理论公式，确定影响其性能的因素和作用机制。

2. 实验方法：通过在导叶式除油型水力旋流器内部设置传感器和流量计，记录不同工况下的流量、流速和压力等参数，进一步分析其内部流场特性。

3. 计算模拟法：采用数值计算方法，建立数学模型，模拟导叶式除油型水力旋流器内部流场，从而进一步分析其性能和优化设计方案。

五、研究意义本研究对于深入掌握导叶式除油型水力旋流器的除污原理和工作机理、改进该装置的设计和工艺参数，提高其除油效率和使用效果具有实际意义和价值。

同时，通过研究水力旋流器的运行机理，还能为其他污水处理技术的研究和应用提供参考和借鉴。

六、进度安排1. 文献综述和理论研究：2个月2. 内流场测试和数据分析：3个月3. 计算模拟和优化设计方案：3个月4. 论文撰写和答辩：1个月七、参考文献1. 郑维东. 大型污水处理设备，第4版[M]. 北京: 中国建筑工业出版社，2016.2. 吴启龙. 污水处理原理与技术[M]. 北京: 中国环境科学出版社，2013.3. 刘勇. 水力旋流器内流场及除油性能的数值模拟[D]. 大连理工大学，2015.4. Zeng W, Jin H, Yin H, et al. Design and experimental study on a novel oil-water separation hydrocyclone[C]. Proceedings of the 16th International Conference on Environmental Science and Technology,Rhodes, Greece, 2019, 398: 1-6.5. Wang Y, Li Y. A new type of swirl separator for oily wastewater treatment[C]. Proceedings of the 12th International Symposium on Environmental Pollution and Its Impact on Life in the MediterraneanRegion, Beijing, China, 2019, 276: 1-6.。

旋转叶轮式动态水力旋流器的性能研究的开题报告
标题：旋转叶轮式动态水力旋流器的性能研究
研究背景：近年来，动态水力旋流器由于其在水力输送、水处理、冶金等领域中的广泛应用，受到了越来越多的关注。

其中，旋转叶轮式动态水力旋流器由于具有高度的结构稳定性和处理效率，成为了当前研究的热点。

研究目的：本课题旨在探究旋转叶轮式动态水力旋流器的性能，并优化其结构设计，以提高其水力性能和处理效率。

研究内容：
1. 综合分析旋转叶轮式动态水力旋流器的基本原理和工作机理；
2. 设计旋转叶轮式动态水力旋流器的实验装置并进行性能测试；
3. 对旋转叶轮式动态水力旋流器的结构参数进行分析和优化；
4. 探究旋转叶轮式动态水力旋流器在不同水流条件下的性能变化；
5. 对实验结果进行分析和总结，提出进一步的改进方案。

研究方法：本研究将采用实验、仿真和理论分析相结合的方法，建立旋转叶轮式动态水力旋流器模型并进行分析和优化。

利用CFD软件模拟旋流器内部的流场分布，并结合实验数据验证理论模型的可行性。

研究意义：本研究对提升旋转叶轮式动态水力旋流器的性能和处理效率，具有实际应用价值和理论意义。

通过对旋流器结构的分析和优化，可以缩小其结构大小，提高处理效率，降低开销成本。

同时，本研究所采用的实验、仿真等手段具有推广应用的价值，在旋流器的改进方面提供科学、实用的指导。

水力旋流器的研究我过绝大数选矿厂使用螺旋分级机作为磨矿回路的分级设备，分级效率一般在20%~30%，国外大型选矿厂均使用水力旋流器。

由于水力旋流器固有的优点，是磨矿分级流程中分级设备的发展方向，因此近年来对水力旋流器的研究仍是热点。

纵观水利旋流器的研究，主要集中在以下几点：（1）结构研究为克服常规旋流器的不足，青岛科技大学化学工程研究室在多年研究的基础上开发除了α型水力旋流器。

其结构形式与常规旋流器类似，均为圆柱——圆锥型，但α型水力旋流器的进料口有一个向下的α倾角。

为替代选矿使用的传统切线给料旋流器，T.雅尔森等研制了一种轴向给料旋流器。

采用该旋流器在湿法粒度分几种进行了试验。

这种改进的旋流器仍具有许多传统旋流器的结构特征，但它在旋流器圆柱不分顶部开有一个圆孔，围绕溢流管给料机而不是切线给料，给料旋转下降经环形孔进入旋流器主体并离心分离、试验用的铜钼选矿厂尾矿样品进行。

评价了不同给料压力、矿浆浓度和溢流管长度对该旋流器分离指标的影响。

与切线给料旋流器相比，轴向给料旋流器具有较大的处理能力，对低浓度矿浆可获得较大的分离粒度，操作灵活性高，分离过程易于控制。

三产品旋流器是在传统旋流器的溢流管中同心插入另一根提供第二种溢流的溢流管改进而成。

三产品旋流器分级的操作和机理与传统旋流器相似。

但是，三产品旋流器可在比分离同等粒度的传统旋流器压力高的情况下运行。

安装较小的沉砂嘴，通常有利于维持较高的工作压力。

沉砂口直管段是水力旋流器的一个重要构件。

通过它可以改变旋流器内空气柱的大小及特征，从而显著提高旋流器的沉缩性能，并可改善分级性能。

它的改变对分流比有一定的影响，而对处理能力几乎没有影响。

所得研究结果对如何选择旋流器沉砂口直管段的长度和内径具有重要的知道意义。

虽然溢流引出管不是旋流器的一个重要构件，但是溢流引出管结构变化会对水力旋流器的分级性能有所影响。

马力强等论述了溢流引出管尺寸的改变对水力旋流器分级效率、处理能力、分流比、浓缩性能等分级指标的影响，所得研究结果对选择水力旋流器溢流引出管内径具有重要的知道意义。