CFD及響應(yīng)面分析法優(yōu)化設(shè)計重力式油水分離器入口構(gòu)件

江朝陽，喬勝超，王日杰，楊曉霞

(天津大學(xué)化工學(xué)院，天津 300072)

石油化工過程中排出的含油廢水對水資源、生態(tài)環(huán)境都會造成很大的污染。隨著人們環(huán)保意識的日益增強加強，對含油廢水的處理逐漸成為石化產(chǎn)業(yè)及環(huán)境工程領(lǐng)域的研究熱點。含油廢水處理過程的核心步驟為油水兩相的分離，目前主要方法有機械法、化學(xué)法、物理化學(xué)法和生物法等，對各方法的工藝設(shè)備進行優(yōu)化設(shè)計能夠提高油水分離效率[1-4]。重力式油水分離器是機械法中比較初級的設(shè)備，其分離效果對后續(xù)設(shè)備的工作狀況影響顯著[5]。重力式油水分離器的工作效率相對低，對分散相的粒徑要求較高，但它具有結(jié)構(gòu)簡單、運行穩(wěn)定等諸多優(yōu)點，所以應(yīng)用較為廣泛。由Strokes定理可知，分散相的粒徑越小，分離效果越不理想[6]，所以在設(shè)備內(nèi)安裝聚結(jié)構(gòu)件以增大分散相粒徑是目前比較普遍的改進方法[7]。

重力式分離器內(nèi)油水混合流體在進入聚結(jié)構(gòu)件時越接近水平柱塞流，油水分離效果越高，設(shè)備的體積利用率越高。重力式油水分離器內(nèi)軸向流動狀態(tài)是考察分離流場的標準之一[8]，軸向流速的Mf越小說明越接近水平柱塞流，混合流體在平行板聚結(jié)器板間的流動越穩(wěn)定，油滴能夠更快速地上浮到聚結(jié)板下底面進行聚結(jié)。入口構(gòu)件型式在很大程度上決定了軸向流動狀態(tài)，所以選擇合適的入口構(gòu)件并進行優(yōu)化設(shè)計對于提升油水分離效率非常關(guān)鍵[9-10]。其中，圓孔分散式入口構(gòu)件能夠以相對較短的距離實現(xiàn)水平柱塞流，相同位置的Mf相對其他入口構(gòu)件型式更小。……