斜板沉降分离器分离模型

环保设备课程作业作业1：斜板沉淀池设计计算采用异向流斜板沉淀池1.设计所采用的数据①由于斜板沉淀池在絮凝池之后，经过加药处理，故负荷较高，取q=3.0mm/s②斜板有效系数η取0.8，η=0.6~0.8③斜板水平倾角θ=60°④斜板斜长 L=1.2m⑤斜板净板距 P=0.05m P一般取50~150mm⑥颗粒沉降速度μ=0.4mm/s=0.0004m/s2.沉淀池面积式中 Q——进水流量，m3/dq——容积负荷，mm/s3.斜板面积η需要斜板实际总面积为4.斜板高度°5.沉淀池长宽设斜板间隔数为N=130个则斜板部分长度为°斜板部分位于沉淀池中间，斜板底部左边距池边距离l2=0.1m，斜板底部右边距池边距离l3=0.8m，则池长L=7.5+0.1+0.8=8.4m池宽B=校核：，符合故沉淀池长为8.4m ，宽为9.2m ，从宽边进水。

6.污泥体积计算排泥周期T=1d()()()()61232410020000200201010090100110096Q C C TV m nγρ--⨯⨯⨯-⨯⨯===-⨯-污泥斗计算设计4个污泥斗，污泥斗倾斜角度为67°，污泥斗下底面长a=0.4m ，上底面长b=2.1m 。

5 2.10.4tan tan 6722222b a h m θ⎛⎫⎛⎫=-=-︒= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭污泥斗总容积: 3150.4 2.1249.29222a b V h n L m ++=⨯⨯⨯=⨯⨯⨯=>V=90m 3，符合要求。

7.沉淀池总高度123450.3 1.0 1.0 1.0 2.0 5.3H h h h h h m =++++=++++=式中 h 1——保护高度（m ），一般采用0.3-0.5m ，本设计取0.3m ； h 2——清水区高度（m ），一般采用0.5-1.0m ，本设计取1.0m ； h 3——斜管区高度（m ）；h 4——配水区高度（m ），一般取0.5-1.0m ，本设计取1.0m ； h 5——排泥槽高度（m ）。

山　东　化　工 收稿日期：２０１９－０１－３０基金项目：中国石油大学胜利学院大学生创新创业训练计划项目（２０１８０１５）作者简介：李朋浩（１９９７—），本科在读；通信作者：刘博文（１９９０—），山东东营人，讲师，获硕士学位，主要从事非均相分离领域的研究工作。

重力式油水分离器斜板填料的数值模拟研究李朋浩，刘博文，李奎琛，田　渊，申利波（中国石油大学胜利学院化学工程学院，山东东营　２５７０６１）摘要：重力式油水分离器具有结构简单、处理量大等特点，在石油石化领域应用广泛，斜板填料作为油水分离器的常见内构件亟需进一步优化以提高油水分离器的分离效率。

本文通过Ｆｌｕｅｎｔ软件对斜板填料进行数值模拟研究，对其结构参数进行优化。

通过研究发现，斜板倾斜角度为１５°，斜板长度为１５０ｍｍ，板间距为３０ｍｍ时，斜板填料可使油水分离器达到较好的分离效果。

关键词：斜板；油水分离器；数值模拟中图分类号：Ｘ７０３．３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８－０２１Ｘ（２０１９）０８－０１４８－０２ＴｈｅＮｕｍｅｒｉｃａｌＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆＩｎｃｌｉｎｅｄＰｌａｔｅＦｉｌｌｅｒｉｎＧｒａｖｉｔｙ－ｔｙｐｅＯｉｌ－ＷａｔｅｒＳｅｐａｒａｔｏｒＬｉＰｅｎｇｈａｏ，ＬｉｕＢｏｗｅｎ，ＬｉＫｕｉｃｈｅｎ，Ｔｉａｎｙｕａｎ，ＳｈｅｎＬｉｂｏ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈｅｎｇｌｉＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＰｅｔｒｏｌｅｕｍ，Ｄｏｎｇｙｉｎｇ　２５７０６１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｇｒａｖｉｔｙ－ｔｙｐｅｏｉｌ－ｗａｔｅｒｓｅｐａｒａｔｏｒｈａｓｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｓｉｍｐｌｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｌａｒｇｅｃａｐａｃｉｔｙ，ｅｔｃ．ｗｈｉｃｈｉｓｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｏｆｐｅｔｒｏｌｅｕｍａｎｄｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ．Ａｓａｃｏｍｍｏｎｉｎｔｅｒｎａｌｃｏｍｐｏｎｅｎｔ，ｉｔｉｓｕｒｇｅｎｔｔｏｆｕｒｔｈｅｒｏｐｔｉｍｉｚｅｔｈｅｉｎｃｌｉｎｅｄｐｌａｔｅｆｉｌｌｅｒｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｓｅｐａｒａｔｉｏｎｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｏｉｌ－ｗａｔｅｒｓｅｐａｒａｔｏｒ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｈｅｓｏｆｔｗａｒｅＦｌｕｅｎｔｗａｓｕｓｅｄｔｏｃｏｎｄｕｃｔｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｉｎｃｌｉｎｅｄｐｌａｔｅｆｉｌｌｅｒａｎｄｏｐｔｉｍｉｚｅｉｔｓｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓ．Ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈ，ｉｔｗａｓｆｏｕｎｄｔｈａｔｗｈｅｎｔｈｅＡｎｇｌｅｏｆｔｈｅｉｎｃｌｉｎｅｄｐｌａｔｅｉｓ１５°，ｔｈｅｉｎｃｌｉｎｅｄｐｌａｔｅｌｅｎｇｔｈｉｓ１５０ｍｍ，ｏｒｔｈｅｐｌａｔｅｓｐａｃｉｎｇｉｓ３０ｍｍ，ｔｈｅｉｎｃｌｉｎｅｄｐｌａｔｅｆｉｌｌｅｒｃａｎｍａｋｅｔｈｅｏｉｌ－ｗａｔｅｒｓｅｐａｒａｔｏｒｔｏａｃｈｉｅｖｅｇｏｏｄｓｅｐａｒａｔｉｏｎｅｆｆｅｃｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｉｎｃｌｉｎｅｄｐｌａｔｅ；ｏｉｌ－ｗａｔｅｒｓｅｐａｒａｔｏｒ；ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ 常见的油水分离器主要是通过重力沉降的方式进行油水分离，其具有结构简单、处理量大等特点，被广泛应用于石油石化等领域［１］。

翼片斜板沉淀半生产性实验研究摘要：本实验研究是考察新型沉淀装置――民办片斜板沉淀装置的沉淀规律。

这种装置的沉淀机理不同于传统的沉淀池，悬浮絮凝体在翼片斜板造成的环流作用下，加速沉淀。

通过实验发现，由翼片槽内流出的悬浮物质浓度随翼片格数增加呈指数衰减，同时发现去除悬浮物质的极限程度与悬浮絮体的絮凝特征有关。

关键词：翼片斜板沉淀The Experiment and Research of SedimentationTank with Wing Sheet Type Inclined PlatesAbstract The settling law of the new sedimentationfacility――a sedimentation tank with inclined plates—―is observed stndied in this test.The settling principle of the new sedimentation facility is different from that of traditional sedimentation facility.The precipitation of suspended flocs is accelerated by means of the circle――flow――action formed by declined plates.Having done the experiments，we found that the concentration of the suspended matter flowing out of the declined plates decreascs in a exponent form as the number of the declined plates increased.We also found that the removable limitation of the suspended matter closely related with flocculative characteristics of The flocs.KeyWords incline plates with wing sheet，water supply，sedimentation.横向流翼片斜板沉淀模型试验完成后，为探求对不同水质原水，不同絮凝情况下杂质的去除规律及同一斜板不同高度上杂质分布情况，如何确定沉淀装置的合理格数及翼片斜板的最佳结构，以及全年（春、夏、秋、冬）运行的可行性，为设计和生产提供必要的性能参数，我们又进行了横向流翼片斜板的半生产性（中间）实验研究。

斜板除油器斜板分离器是根据斜板浅池理论进行除油的设备，斜板为侧向流小间距斜板，具有分离效率高、操作方便、维护简单、运行稳定、使用寿命长的特点。

设备橇装图见厂家提供的图纸。

（一）主要技术参数型号ECCL3000/444 数量1套处理量444m3/h 设计压力1500kPag设计温度160℃操作压力200kPag操作温度65~95℃停滞时间 2.5min净重22000kg 操作重38000kg入口油含量≤3000~5000mg/l出口油含量≤300~500mg/l橇尺寸5100×4600×6066mm（二）工作原理浅池理论在水流速度一定时，减少油滴浮升高度和增加油滴水平移动长度可减少油滴浮升速度，根据Stokes公式除油设备即可分离较小粒径的油滴。

斜板分离段为小间距侧向流斜板组。

如图1，含油污水由波纹侧向沿波纹曲线通过波纹板，在距离一定的情况下，油水的通过距离最长，由于水流方向不断改变增加了油滴的碰撞机会。

油聚集到沿波纹板的下表面沿波峰向上直线运动，泥聚集到波纹板的上表面沿波谷向下直线运动。

这样在分离过程中保证油和泥的运移阻力最小，而油水的通过距离最长。

图1侧向流小间距斜板工作原理图斜板组为对称布置，水流方向垂直于纸面。

油和泥分别排入百油腔和排泥腔，即实现油、水、泥的分离，这样保证上部斜板组和下部斜板组的工作负荷一样。

图2小间距斜板组布置图（三）设备构成如图3设备由斜板组、隔板将立式撇油罐容器隔成进水区、斜板分离区、出水区、排油区、排泥区，在各区上设有相应的液位、压力传感器以保证设备稳定运行。

进水区：进水区设有布水器可大大降低进水流速对聚结单元的冲击，保证在容器轴线方向水流均匀。

在进水区设置有液位传感器，可随时监控进水区的液位高度。

斜板分离区：由侧向流小间距斜板组组成，其作用是实现油、水、泥的分离。

斜板的材料为玻璃钢。

排水区：排水区利用收水器收集处理后的净化水，在排水区设有液位传感器，液位传感器随时发送液位信号给中控，中控根据预先设定的值，调整出水管线上的调节阀开度，维持出水区的工作液位。

UASB反应器设计计算已知参数：流量50m3/h，COD 10000mg/L,去除率80%，其他为给出参数视为满足UASB反应器进水要求或按设计规范取值。

设计计算一、反应池容积采用容积负荷计算法m3式中：V—反应器有效容积，m3；Q--UASB反应器设计流量，m3/d；N v—容积负荷，kgCOD Cr/(m3·d)，取值为10 kgCOD Cr/(m3·d)；S0—UASB反应器进水有机物浓度，mgCOD Cr/L。

沉淀池有效水深H=8mA==m则反应器表面负荷为q=m3/（m2·h）由于是单个池子，采用圆形池子，则D= 13.824二、配水系统设计本系统设计为圆形布水器，布水装置进水点距反应器池底200mm。

每个进水口的布水面积为4m2，Ｑ＝50 m3/h(2)设计计算布水系统设计计算草图见下图2.3：孔数:n=150/4＝38则每个孔的出水量为1.316 m3/h，取孔口尺寸为15mm，则孔口面积为1.767×10-4m2，孔口流速为2.07m/s。

设3个圆环， 3环各设9个，13个，16个孔口内圈9个孔口设计服务面积：S1=9×4=36m2折合成服务圆直径为：用此直径作一个虚圆，在该圆内等分虚圆面积处设一实圆环，其上布9个孔口，则圆的直径计算如下：d1=4.79m取管内流速为0.8m/s，则管径为取管径为75mm。

中圈13个孔口设计服务面积：S2=13×4=52m2折合成服务圆直径为：d2=8.89m取管内流速为0.8m/s，则管径为取管径为100mm，则实际流速为0.605m/s。

中圈16个孔口设计服务面积：S3=16×4=64m2折合成服务圆直径为：d3=12.27m取管内流速为0.8m/s，则管径为取管径为100mm。

三、三相分离器设计计算1）沉淀区的设计沉淀器（集气罩）斜壁倾角θ=45°沉淀区面积： A=150m2表面水力负荷q=Q/A=50/150=0.33m3/(m2.h)<1.0 m3/(m2.h) 符合要求2) 回流缝设计取h1=0.5m h2=1.5m h3=2.5m依据图中几何关系，则b1=h3/tanθ式中：b1—下三角集气罩底水平宽度，θ—下三角集气罩斜面的水平夹角h3—下三角集气罩的垂直高度，mb1=2.5/tan45=2.5mb2=b－2b1=13.83－2×2.5=8.83m下三角集气罩之间的污泥回流缝中混合液的上升流速v1,可用下式计算：符合要求上下三角形集气罩之间回流缝流速v2的计算：v2=Q/S2S2—上三角形集气罩回流缝面积（m2）CE—上三角形集气罩回流缝的宽度，CE>0.2m 取CE=1.8m CF—上三角形集气罩底宽，取CF=10mEH=CE ×sin45=1.8×sin45=1.273mEQ=CF+2EH=10.0+2×1.273=12.546mS2=3.14(CF+EQ) CE/2=3.14 ×(10.0+12.546) ×1.8/2=63.75m2 v2=50/63.75=0.784m/hv2<v1<2.0m/h , 符合要求3)确定上下集气罩相对位置及尺寸BC=CE/cos45=1.8/cos45=2.546mHG=(CF－b2)/2=（10-8.83）/2=0.585mEG=EH+HG=1.273+0.585=1.858mAE=EG/sin45=1.858/sin45=2.63mBE=CE ×tan45=1.8mAB=AE－BE=0.83mDI=CD×sin45=AB ×sin45=0.83× sin45=0.587mh4=AD+DI=BC+DI=0.83+0.587=1.42mh5=1.5m4）气液分离设计校核由反应区上升的水流从下三角形集气罩回流缝过渡到上三角形集气罩回流缝再进入沉淀区，其水流状态比较复杂。

斜板式气液分离器的内流场CFD模拟姜华;阮长悦【摘要】基于计算流体动力学( CFD),应用ANSYS-CFX软件,采用RNGk-ε模型,对卧式分离器和斜板式气液分离器内部流场进行数值模拟计算,得到了两种分离器内部流场速度矢量分布规律和气体浓度分布规律,发现斜板式气液分离器比卧式分离器分离效率有很大提高.同时分析比较了流场模拟结果,发现分离器的上筒尾部、出气管、连通管,集液筒这四处存在涡流.【期刊名称】《石油和化工设备》【年(卷),期】2011(014)008【总页数】4页(P5-8)【关键词】斜板式气液分离器;卧式分离器;气液分离;数值模拟;流场分析;气液两相流【作者】姜华;阮长悦【作者单位】西南石油大学机电工程学院,四川成都610500;浙江省天然气南方管网筹建处,浙江杭州310007【正文语种】中文重力式气液分离器[1]是高密度、高粘度钻井液除气分离系统的第一级分离设备。

主要目的是分离厘米级气泡，实现对气体的分离。

重力式分离器的性能指标包括处理量、除气效率、分离的最小气泡直径。

在设计分离器时，应力求气体出口处的气体携液量尽量少，在液体出口处附近的液体携气量也应较少。

1 斜板式气液分离器简介斜板式气液分离器[2]是一种新型、高效的分离装置（已获国家实用新型专利，专利号200820063802.7），具有结构简单、设备紧凑、无运动部件、分离效率高和处理量大等许多特点。

斜板式气液分离器与普通重力分离器相比，优点为：（1）斜板的加入使分离器内形成了若干流体通道，缩短了液滴的沉降距离，增加了聚结面积，使分离效率得到提高；（2）液滴和层膜运动方向、速度均不同，增加了二者间的相互作用，有利于液滴的聚结；（3）斜板上的层膜处于连续运动状态，表面不断更新，活性物质不能在界面上聚结，可大大降低液滴聚结的影响。

气液两相流进入分离器后，受重力影响，分离器的上筒被气体占据，下筒被液体占据。

其分离主要通过以下方式：①气、液混合物冲击挡板，造成雾化和气泡破碎，实现大宗气体的分离，液体初次沉降；②通过斜板分层室，将气、液混合物流展开成比较薄的液膜，使气泡从液相中出来，实现气体的进一步分离；③气、液混合物进入液室后，有一定的驻留时间，期间仍有一部分气体被分离出来；④气、液混合物遇到出气管内的丝网补雾器，雾沫随气体进入捕雾区被末端捕雾拦截，从而达到更深度脱水。