基于正交的割縫式旋流器結(jié)構(gòu)優(yōu)選和試驗研究

尚曉峰,馬文勇,王志堅,2,蔣明虎,趙立新

（1.沈陽航空航天大學(xué)，遼寧沈陽 110136；2.中國科學(xué)院金屬研究所，遼寧沈陽 110016；3.東北石油大學(xué)，黑龍江大慶 163318）

1 前言

我國大多數(shù)主力油田已經(jīng)進(jìn)入了石油開采的中后期，采出原油的含水率高達(dá)70%~80%。含油污水是一種對環(huán)境和人體健康危害極大的廢水，所以含油污水處理技術(shù)已經(jīng)成為迫在眉睫的難題。分離器作為石油行業(yè)中不可或缺的重要設(shè)備之一，在原油處理過程中正發(fā)揮著越來越重要的作用。

最早的油水分離器是由MT Thew等在20世紀(jì)70年代研究設(shè)計出來的［1］。近年來國內(nèi)外已對旋流器開展了許多研究工作［2~6］，但針對機(jī)構(gòu)設(shè)計與操作特征的具體研究還較少。蔣明虎在旋流分離技術(shù)研究及應(yīng)用中對旋流器做了總體的概況［7］。趙立新等利用正交試驗法對二次分離旋流器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)選［8］，此方法可為水力旋流器的結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)選提供參考。

本文通過對Vaughan N P提出的傳統(tǒng)的螺旋葉片式旋流器剖面的油相體積分?jǐn)?shù)分布圖研究發(fā)現(xiàn)，隨著螺旋圈數(shù)的增加，溢流管底端外壁上，油相在不斷積聚且含油區(qū)域在不斷增加，不利于油相的順利排出，還可能降低旋流器的分離效率［9］。對此本文在以傳統(tǒng)的螺旋葉片式旋流器為原型的基礎(chǔ)上對其溢流管尾部的油相大量積聚區(qū)域進(jìn)行割縫處理，通過FLUENT軟件進(jìn)行流體模擬計算，分析影響分離效率的主要參數(shù)。以旋流器上端中心溢流管直徑大小、割縫長度、割縫寬度和割縫數(shù)量為優(yōu)化變量，分離效率、速度分布和油相分布為優(yōu)化目標(biāo)，運(yùn)用正交試驗法采用16種不同數(shù)據(jù)組合方式，對旋流器結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，以期提高旋流器的分離性能。……