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水力旋流器分离的基本理论

[2014/7/8]

水力旋流器模型图

如图1.3

        按照水力旋流器的结构特点,即}出油口外壳是否旋转,液一液水力旋流器又有静态和动态之分。但它们的分离基本原理都是利用两种混合在一起但互不相溶的液体之间的密度差,在水力旋流器内进行离心分离。如图1.3所示为静态水力旋流器内部涡流流动状态示意图。由结构示意图可以看出,两种液体介质的混合物由入口切向进入旋流腔,入口处的速度为:

        Vi=Qi/A

        一般来说,K都大于5而s,从切向方向高速进入旋流腔的液体在腔内急剧旋转,产生强烈的涡流,后面接连而来的液体推动着旋流腔内的液体边旋转边向下运动,其运动呈螺旋形。这些旋转着的液体向下进入大油一水混合锥角锥体段后,旋流器体的内径逐渐减小,如果忽略摩擦的话,根据角动量守恒,旋转速度要不断加大,经过较短的大锥角圆锥段后,迅速地过渡到长度较大、锥角较小的小锥角段,在这里,直径变化缓慢,旋转加速度趋于缓和。大小锥角段是发生分离的主要区域,由于液体产生涡流运动时,沿径向方向的压力分布不等,边界处较高,而核心区域较低,这样会对连续相液体中的液滴产生一个向心压差凡,另外当液体在腔内产生旋转运动时,由于两种液体介质密度差的存在还会产生一个离心力Fl,还有由于液滴在实际液体中运动由粘性引起的斯托克斯阻力Fz。对于油水混合物来说,连续相介质为水时,设其密度为两,分散相液滴为油滴,其密度为Po,油滴直径为x,可以看出,液滴在流场中主要受三个力:

        旋转产生的惯性离心力F=ma

        径向存在压力梯度而引起的向心的力F=ma(Po/Pw)

        由于液滴在粘性液体中低速运动而产生的斯托克斯阻力Fz=3πμux液滴在这三个力的作用下,产生了径向方向的运动,因而产生了两种密度不同的互不相溶的液体混合物的分离。

小编:掌
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