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重力式油水分离器性能的数值模拟
| 论文题名： | 重力式油水分离器性能的数值模拟 |
| 关键词： | 油水分离;数值模拟;油滴浮升;船舶油污水 |
| 摘要： | 重力式油水分离器是处理船舶油污水的主要油水分离设备。然而,由于其分离量较小,分离效率低,致使许多船舶或港口的油水分离器备而不用,这就需要开发出分离效率较高的油水分离器。利用计算流体动力学(CFD)的方法可以模拟油水分离器内部流场和油滴上浮的轨迹,从而为设计和优化油水分离器的结构,预测油水分离的效果提供有效的手段和方法。本文选用重力式油水分离器作为研究对象,研究了不同内部构件对分离器的流动特性和分离特性的影响,并对内部构件的结构进行优化,为油水分离器的优化设计和操作维护提供技术指导。 本文利用CFD软件,采用两相流模型,首先模拟了油水分离器入口构件和稳流构件的流场和浓度场分布,并对计算结果进行对比分析,筛选出性能优越的构件。模拟计算结果表明:(1)入口构件可有效改善分离器内流场的分布状况,减缓入口流体对分离器内流场的冲击,使分离器内的流场分布均匀,且具有一定的预分离效果,能更有利于油水两相的分离。其中,孔隙率适当的下孔箱式入口构件的综合性能最好。(2)稳流构件的应用能够有效的抑制漩涡和返混的产生,改善流场分布,提高分离效果。其次,本文在对油滴浮升进行理论分析的基础上,计算模拟了重力式油水分离器内油滴的运动轨迹,并研究了油滴粒径和停留时间对油水分离效果的影响。通过模拟可以得出以下结论:随着油滴直径的减小,油水分离效果显著地下降；处理量越小,油滴的停留时间越长,分离效果越好。 第三,为提高重力式油水分离的分离效果,常采用在分离器内部加装聚结构件的方法。在分离器内部设有聚结构件,不仅可以改变分离器内部流体的流动状况,而且提高了油水分离效率。本文利用CFD软件模拟研究了斜板式聚结构件对流场分布及分离效果的影响,模拟结果表明:斜板式聚结构件的应用显著提高了油水分离效率；斜板式聚结构件的除油性能受其倾斜角度的影响,处理量一定时,斜板倾角有一个最优值。 |
| 作者： | 侯先瑞 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 任福安 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
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