[发明专利]一种管式分离器的优化设计方法

权利要求书

1.一种管式分离器的优化设计方法，其特征在于：至少根据分离器的污水处理量和分离器中流动状态计算获得分离器的结构尺寸，然后采用CFD技术模拟分离器内部水力流态，对分离器的结构尺寸及运行参数进行优化，从而实现管式分离器的优化设计；

所述管式分离器的优化设计包括以下步骤，

步骤一：至少根据分离器的污水处理量和分离主管中流动状态计算获得分离器的结构尺寸，其中，

[1]主分离管管径确定

其中，d为主分离管管径，Q为主分离管的流量，ρ为流体的密度，Re为雷诺系数，μ为流体黏性系数；

[2]富集油管管径确定

其中，d₀为富集油管管径，α为管径安全系数，d为主分离管管径，n为油量占总液量的体积分数，β为富集油管中液体流速与主分离管中液体流速的比率；

浓缩泥管的管径与富集油管管径相等；

[3]主分离管管长确定，富集油管和浓缩泥管的管长与主分离管管长相同，

其中，L为管长，α为安全系数，d为主分离管管径，u为液滴上浮或沉降速率，v为主分离管中液体流速；

步骤二：采用CFD技术进行分离器内流态数值模拟，优化分离器设计尺寸参数：

根据步骤一计算得到的几何尺寸，利用建模软件，对分离器建立几何模型，将三维问题简化为二维问题考察其分离效果及流动规律；

几何模型建立后，将模型进行非结构式网格化处理，模型网格化处理后对分离器进水口、出水口、出油口、出泥口进行边界条件设置；对分离器模型进行数值模拟计算，建立模拟计算模型，确定控制方程；湍流模型采用k-ε模型，采用CFD计算软件进行迭代计算，残差满足要求后计算结束，观察数值模拟结果；

设定不同的雷诺系数，按照步骤一，计算得到不同的雷诺系数对应的分离器几何尺寸，按照步骤二进行数值模拟；

根据观察到的数值模拟结果，选取最佳分离器尺寸，实现分离器的设计优化；

步骤三：采用CFD技术优化分离器运行参数；

设定不同的含油量、含泥量，按照步骤二进行数值模拟，观察数值模拟结果，确定分离器的优化设计条件下，分离器能够处理的最大含油量及含泥量；

设定不同的油滴粒径，按照步骤二进行数值模拟，观察数值模拟结果，确定分离器的优化设计条件下，确定分离器能够处理的油滴粒径范围。

2.根据权利要求1所述的管式分离器的优化设计方法，其特征在于：在所述步骤2中，采用非结构式三角形网格对模型进行网格化处理，采用边部网格尺寸10mm，面上网格尺寸20mm，在进水口、出水口、出油口、出泥口速度梯度大的位置进行网格加密；

对分离器进水口、出水口、出油口、出泥口进行边界条件设置时，反应器进水口设置为速度入口，油相速度设定为水相速度的0.8倍，泥相速度设定为同水相速度，出水口、出油口、出泥口均设置为压力出口，壁面边界采用无滑移壁面边界。