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水力旋流器分離的基本理論

[2014/7/8]

水力旋流器模型圖

如圖1.3

        按照水力旋流器的結構特點,即}出油口外殼是否旋轉,液一液水力旋流器又有靜態和動態之分。但它們的分離基本原理都是利用兩種混合在一起但互不相溶的液體之間的密度差,在水力旋流器內進行離心分離。如圖1.3所示為靜態水力旋流器內部渦流流動狀態示意圖。由結構示意圖可以看出,兩種液體介質的混合物由入口切向進入旋流腔,入口處的速度為:

        Vi=Qi/A

        一般來說,K都大於5而s,從切向方向高速進入旋流腔的液體在腔內急劇旋轉,產生強烈的渦流,後麵接連而來的液體推動著旋流腔內的液體邊旋轉邊向下運動,其運動呈螺旋形。這些旋轉著的液體向下進入大油一水混合錐角錐體段後,旋流器體的內徑逐漸減小,如果忽略摩擦的話,根據角動量守恒,旋轉速度要不斷加大,經過較短的大錐角圓錐段後,迅速地過渡到長度較大、錐角較小的小錐角段,在這裏,直徑變化緩慢,旋轉加速度趨於緩和。大小錐角段是發生分離的主要區域,由於液體產生渦流運動時,沿徑向方向的壓力分布不等,邊界處較高,而核心區域較低,這樣會對連續相液體中的液滴產生一個向心壓差凡,另外當液體在腔內產生旋轉運動時,由於兩種液體介質密度差的存在還會產生一個離心力Fl,還有由於液滴在實際液體中運動由粘性引起的斯托克斯阻力Fz。對於油水混合物來說,連續相介質為水時,設其密度為兩,分散相液滴為油滴,其密度為Po,油滴直徑為x,可以看出,液滴在流場中主要受三個力:

        旋轉產生的慣性離心力F=ma

        徑向存在壓力梯度而引起的向心的力F=ma(Po/Pw)

        由於液滴在粘性液體中低速運動而產生的斯托克斯阻力Fz=3πμux液滴在這三個力的作用下,產生了徑向方向的運動,因而產生了兩種密度不同的互不相溶的液體混合物的分離。

小編:掌
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