《化工装备技术》第30卷第3期2009年31高效节能水力旋流器的研究进展吴业巍3刘仁桓金有海(中国石油大学(华东)机电工程学院)摘要通过对国内外高效节能水力旋流器的研究,概括了水力旋流器能耗的理论研究以及影响旋流器分离性能和能耗的主要因素。介绍了针对不同问题提出的相应解决措施,对其迄今的研究成果进行了评述,并对其发展进行了展望。关键词水力旋流器分离效率能耗节能0引言所引起的无谓的能量损失[4]。水力旋流器是一种分离非均相混合物的分离设因此水力旋流器进口部位的能量损失降减主要备。可以用来完成液体澄清、固相颗粒洗涤、液体依靠对流体的转向损失和涡流损失的控制。空气柱内湍动能耗、动能损失以及摩擦的完全消除对总能除气与除砂、固相颗粒分级与分类以及两种非互溶耗降减是有效的。旋流分离器中心部位附近内旋流液体的分离。在旋流分离器的开发和应用中,如何区域是能耗严重损失的区域,对内湍流能耗与加速降低运行成本,自始至终是人们普遍关注且在全球能源日趋紧张的今天显得更为重要的一个课题。因进行有效地控制,可以大幅度地减少总能耗。旋流器内部其他区域的湍动能耗、摩擦损失、撞击损失此人们希望在保证其分离目的的前提下,如何最大[1]及涡流损失等能耗组成部分,对总体能耗贡献相对限度地降低其能量消耗,达到增产节能的目的。较小。普通水力旋流器出口损失在总能耗中占较大随着基础理论研究和测试技术的不断进步和完的分量,应尽量使出口流体动能转化为静压能,使善,对水力旋流器能耗的研究不断地深入,提出了一系列行之有效的解决措施。笔者就提高水力旋流之得到回收利用、减少损失。通过减小出口所需的器分离性能和降低其能耗方面的研究进展进行简要静压水平,或是想办法使出口流体在附加强制条件下顺畅排出可以降减出口流体所携带的静压能损评述。,失,从而降低水力旋流器的总能耗[1]。1水力旋流器能耗的理论研究2改善水力旋流器的流动结构的研究[5]水力旋流器的总能耗可分为进口损失、内部损降低进口能量损失失和出口损失三大部分[2]。其中水力旋流器的进211普遍认为进料流体从进料管进入水力旋流器口损失主要是流体由进料口进入旋流器筒体因截面时因其流道的转向及其截面积的突然扩张会引突然扩大引起的射流阻力、流体和器壁的碰撞冲击,,起转向损失和涡流损失等局部阻力,以及引起流体以及流体内部的剧烈摩擦造成的,这部分能量损失的扰动及湍流脉动等对分离过程产生不利影响。人在旋流器总能量损失中占的比例是相当可观的,并们在试图从改善旋流器进口部位流动结构着手改善且对分离是没有作用的[3]。内部损失是指在水力其分离性能方面进行了许多探讨。[6]采用旋流器内因壁面摩擦、流体粘性内摩擦、湍流耗Boadway渐开线型进料口代替切线型进料口可降低能耗散、离心压头消耗以及各种局部损失等引起的能量,。云锡公司在对比试验后发现在其他参数一损失。出口损失主要是指排出流体的动能和压力能50%,3吴业巍,男,1986年生,硕士研究生。东营市,257061。41高效节能水力旋流器的研究进展定时,采用弧线型进料口可以使生产能力得到提且使溢流和底流出口流体的速度动能得到有效的利高,即间接地说明弧线型进料口比切线型进料口所用而不至于浪费,降低了运行的成本。Boadway[6]产生的进口损失要小。Larsson[7]采用三维螺旋进的结果表明,采用渐扩管型溢流管底流管时,比采[13]料管,使旋流器进口处流体的扰动和湍流脉动得到用直圆管时能耗降低27%。周仙桃提出在溢流有效地控制,降低了进口能耗,提高了处理能力。管外壁附加与短路流旋向相反的逆向螺旋解决了普龚伟安[8]也用理论计算方法比较了螺线型进料口通水力旋流器占处理液10%～20%短路流的问题,和切线型进料口阻力系数后发现,切线型进料口的使分离效率得到提高,同时使锥段的涡流、短路涡阻力系数最大,对数螺线型进料口的阻力系数次及其背涡整合为一个涡流,节约了能耗。之,阿基米德螺线型进料口的阻力系数最小。但是21212消除旋流器内空气柱及改善中心部位湍流褚良银等[9]从总体的角度来分析,得出不同于前结构人的结论。通过正交试验表明采用切线形圆管时能通过长期的争论研究者们认为,空气柱对旋流[14]耗系数最小(比采用渐开线形矩形管时能耗系数低器分离过程有弊无利,旋流器内空气柱的能耗69%、比采用弧线形矩形管时能耗系数低28%、比采从某种意义上来说属于能量浪费,因为空气柱内部用斜20°切线圆管时能耗系数低9%、比采用螺旋线不发生任何分离过程,耗散掉的所有能量(包括流形矩形管时能耗系数低11%)。中国石油大学(华体动能及损失了的压头)对水力旋流器的分离过程东)多相流分离实验