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旋流器内部油滴破碎与聚结影响表现

2014/6/28 10:49:31

     导叶式液液旋流器中油水两相密度差较小，油相一般以小油滴的形式存在口，在高速旋转流的作用下嘲，油滴处问倾向于发生碰撞易破碎成小油滴，因此，非常有必要深

于极不稳定的状态，不仅油滴之聚结的现象，而且单个油滴也容严重时甚至产生乳化效应Ⅲ。因入研究旋流器内分散相油滴的运动形态及油滴之间的聚结破碎现象。一方面，在现有的条件下对分散相油滴进行精确的测试研究比较困难；另一方面，油滴的破碎与碰撞聚结过程涉及到连续相、分散相及其界面的流体动力学，其中界面包括了一系列比油滴的几何尺度小得多的物理和化学过程，研究难度大大增加。所以本文结合导叶式旋流器的流场测试实验、性能实验和数值模拟研究，针对相关流动与分离特征对油滴聚结破碎的影响因素进行深入分析，力图为导叶式旋流器内油滴聚结破碎的机理研究提供依据。

    旋流器内部湍流场模拟结果

    导叶式旋流器内流场为复杂的一维湍流场．流体流动呈高Reynolds数下的湍流状态1 2．所以湍流流对分散柏油淌的形状驶运动变化的影响也不容忽视。

    在导叶式旋流器内油滴的破碎作用与油滴之间的聚结作用共存并动态变化，对油滴的破碎与聚结过程的精确测量很难实现，但是整个旋流器内的油滴的聚结与破碎之间的相对作用强弱却可以进行综合考虑。从宏观上看，当旋流器内油滴的破碎作用强于油滴之间的聚结作用时，更多的油滴破碎成小油滴，旋流器内油滴的平均粒径减小，则油滴的径向沉降速度减小，油滴更倾向于从外旋流流出，最终结果表现为旋流器分离效率的下降；而当油滴之间的聚结作用强于油滴的破碎作用时，旋流器内油滴的平均粒径则增大，相应地旋流器的分离效率也会提高。所以旋流器内油滴的聚结与破碎的相对作用强弱最终表征于分离性能上。

    (1)通过对导叶式旋流器的内部流场和湍流性能进行研究，发现旋流场中导致油滴聚结破碎的两个主要因素为时均速度梯度引起的黏性剪切力和湍流流动引起的高剪切应力及湍动能。

    (2)旋流器内油滴易发生破碎的部位有人口与腔体连接处即导叶流道出口处、旋流器壁处和准自由涡内界面。与切流式旋流器相比，导向叶片的工作方式有效地降低了油滴破碎的概率，有利于提高分离效果。

    (3)导叶式旋流器中油滴的聚结破碎受到多重外界因素的影响，主要体现于结构参数叶片数和叶片出口角，操作参数人口流速、溢流率、分散相入口浓度、操作温度等对分离性能和油滴存在形态的影响。