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旋流器内液切向速度分析

2019/7/26 11:29:14

  自从旋流器问世以来，由于具有结构简单、占用空间小、重量轻、处理周期短、分离性能好等优点，被广泛应用在选矿、石油、化工、食品、环保等领域。油田中常用的旋流器工作原理为：

  油水混合物在压力作用下从入口沿切向高速进入旋流器，由于混合物中轻重组分的密度不同，它们所受到的离心力不同，重组分的水相沿器壁随向下运动的外旋流从底流口排出旋流器，而轻组分的油相将向旋流器中心轴运动，随着向上运动的内旋流从溢流口排出，从而达到油水分离的目的。

  旋流器虽然结构简单，但其分离过程相当复杂，受到了各种因素的影响和制约。在旋流器分离过程中，切向速度被认为是三维速度中最重要的一项，因为切向速度决定了旋流器内部流体的离心加速和离心力的大小。如下图所示为旋流器内液流切向速度Vt沿半径R分布示意图，沿旋流器柱段方向上选择了z为450、750、1050和1300四个截面沿着半径方向进行分析。

旋流器切向速度分布图

  从上图可以看出，切向速度在不同轴向截面上的分布规律是一致，整体上呈内部似固核和强制涡和外部准自由涡。由于旋流器壁静止不动以及边界层的作用，器壁附近的切向速度为零开始增大，沿着半径向中心，切向速度先增大后减小，中心处的速度最小，接近于零。

  随着轴向位置远离进口处，切向速度的幅值随之变小。由图还可得知，切向速度并不是完全的轴对称分布的，这是由于旋流器的进口是单进口，造成了内部流场的不均匀性。