变距螺旋管式油水分离器结构参数优化设计研究

来源期刊：中国矿业2020年第7期

论文作者：王建国

文章页码：177 - 182

关键词：分离器;正交试验;结构参数;分离效率;数值模拟;

摘    要：螺旋管式分离器由于结构简单、经济高效被广泛应用于石油、化工及环境工程领域的不互溶介质分离,但不同的混合介质在螺旋管内分离对离心力要求不同,目前螺旋管结构针对密度差较小的介质分离需不断提高入口压力,以期获得更高的离心力但同时也增大了处理能耗。如何通过结构改进增强螺旋管对预分离介质的普适性,从而进一步提高螺旋管式分离器的油水分离精度,对有效降低油水分离成本,简化处理工艺尤为重要。本文为了进一步提高现行螺旋管式油水分离器的油水分离精度,改变螺旋管的螺距分布,提出了一种变距螺旋管式油水分离器结构,并采用正交试验与计算流体动力学(CFD)相结合的方法,对变距螺旋管式油水分离器的主要结构参数进行优化设计,对正交试验结果进行直观分析及方差分析,获得了最佳的结构参数配比,得出最佳螺旋管锥角为5°、最佳螺旋管圈数为7、最佳溢流管直径为70mm。优化后的结构油水分离效率由初始结构的49.4%提高到了57.34%。对优化前后的变距螺旋管结构进行数值模拟分析,得出不同入口流量及不同分流比条件下,两种结构的分离效率,结果表明在处理量变化范围2～5m3/h内,分流比在5%～35%范围内,且随着入口流量的增大油水分离效率呈明显的升高趋势,优化后螺旋分离器最佳分流比为20%,优化后的螺旋分离器结构的油水分离效率得到明显提升。