基于CFD⁃PBM模拟水力旋流器油水分离特性研究

贾朋，陈家庆，蔡小垒，孔令真，王春升，尚超，张明，石熠

基于CFD⁃PBM模拟水力旋流器油水分离特性研究

贾朋1，陈家庆1，蔡小垒1，孔令真1，王春升2，尚超2，张明2，石熠1

（1. 北京石油化工学院 机械工程学院/深水油气管线关键技术与装备北京市重点实验室，北京 102617；2. 中海油研究总院 工程研究设计院，北京 100028）

分析讨论了常规欧拉模型和耦合PBM下水力旋流器的静压力、切向速度及湍流耗散率等流场信息分布规律，结果表明在流场预测方面二者基本一致。在此基础上，采用基于PBM模型的CFD数值模拟方法，对水力旋流器的分离特性进行研究，并探究了不同入口流量、溢流分流比、油相黏度及密度等因素对油滴粒径分布以及油水分离特性的影响。结果表明，随着入口流量的增加，水力旋流器的分离效率呈先增大后减小的趋势，在处理量为4 m3/h时达到98%的最高分离效率；溢流分流比的增大有利于提升分离效率；随着油相黏度的增大，油滴受到的径向力减小，不易发生聚结，使分离效率明显降低；油相密度的增大导致尾管段平均油滴粒径的增加，使分离效率明显降低。总体而言，利用CFD⁃PBM数值模拟方法可以获得水力旋流器内部油滴粒径分布及变化特性，有利于从不同尺度揭示水力旋流器的分离机理。

水力旋流器； 数值模拟； 群落平衡模型； 粒径分布； 分离效率

在重力沉降、离心分离、气浮分离等含油污水单元除油技术中，以水力旋流器为代表的离心分离技术因具有结构简单、无运动部件、体积紧凑、分离效率高等优点而受到高度关注[1⁃2]。……