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旋流器入口结构优化及制造技术研究

高晨曦  
【摘要】: 液—液分离水力旋流器的入口是油水混合介质进入旋流器的首要通道,它的作用是使液流能在旋流腔内迅速形成稳定的流场。入口结构形式及加工精度的优劣是决定液—液分离水力旋流器分离性能及使用性能的关键因素之一。为使油水混合液在经过入口之后,有利于迅速形成稳定的流场,提高分离效率,同时又使入口处的压力损失尽可能降低,本文对入口结构参数优化及制造技术进行了深入的探讨和研究。 通过对等截面直线型、渐变截面直线型及曲线型流道入口的压力特性、分离特性的对比试验,建立了入口结构尺寸及操作参数对压力损失和分离效率的影响关系。试验表明:入口的压力损失随其垂直流道切向尺寸的增大而降低;适当加大入口截面尺寸,既可保证分离效率不明显降低,又能有效地降低水力旋流器的总体压力损失;流道两向尺寸大致相等的入口结构有利于减小对液体的乳化作用,而窄矩型流道更有利于旋流腔内稳定流场的迅速形成;分流比较小时,渐变截面直线流道入口具有更好的压力特性和分离特性。当必须采用较大分流比时,应选用渐开线曲线流道的入口。这些结论为水力旋流器入口结构及参数的合理设计提供了依据。 采用激光测速仪对旋流器的流场作进一步分析,当分流比在一定范围内加大时会使分离效果有所提高,但如果过大会由于速度梯度的激增进而使油滴乳化加重,同时循环流增强,屏幕效应更大,反而有可能降低分离效率。所以,分流比的大小应控制在一个合理的范围内。对于脱油型水力旋流器,在试验条件下,分流比控制在8%~10%的范围内可获得最佳分离效果。这对水力旋流器运行参数的合理选择具有实际指导意义。 通过圆弧曲线流道入口与渐开线曲线流道入口的压力损失及分离效率的对比试验,证实可以用圆弧曲线流道入口代替渐开线曲线流道入口。针对入口的结构特点,开展了相关制造技术研究,研制出适合于圆弧曲线流道入口加工的专用夹具,并实现了在普通铣床上完成对其加工,各项尺寸精度达到图纸的设计要求。


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