[发明专利]一种确定双场耦合脱水装置最佳操作参数的方法

权利要求书

1.一种确定双场耦合脱水装置最佳操作参数的方法，其特征在于：包括以下步骤：

建立双场耦合脱水装置的网格模型；

构建乳化油液滴在双场耦合作用下的动态聚结模型；

设置双场耦合脱水装置的网格模型计算的初始条件和仿真条件；

设置乳化液滴在双场耦合脱水装置中聚结与破碎过程的操作参数；

按照网格模型计算在不同的操作参数下的乳化液滴分离效率；

根据分离效率确定耦合装置达到最佳分离效果时的操作参数；

所述动态聚结模型是联合流场控制方程、电场控制方程和聚结与破碎核函数进行建立的；所述聚结核函数按照以下步骤建立：

按照以下公式计算聚结速率：

λ(d_i,d_j)＝h(d_i,d_j)e(d_i,d_j) (1)

其中，

λ(d_i,d_j)表示直径为d_i和d_j的两个液滴的聚结速率；

h(d_i,d_j)表示直径分别为d_i和d_j液滴的碰撞频率；

e(d_i,d_j)表示直径为d_i和d_j的两个液滴的聚结效率；

d_i、d_j表示任意两个液滴的直径；

按照以下公式建立碰撞频率函数：

其中，ε表示乳化液的相对介电常数；表示水的体积分数；

C₁表示常数；

采用液膜排干模型按照以下公式计算湍流场中乳化液滴的聚结效率：

其中，ρ_o表示油的密度；

h_i为液膜初始厚度；

h_f为液膜发生破裂的临界厚度；

μ_w表示水的粘度；

按照以下公式计算乳化液滴在电场中的聚结速率：

其中，ε₀表示真空介电常数；

μ表示混合液粘度；

ε_o表示油相的相对介电常数；

E表示电场强度；

按照以下公式计算双场耦合条件下乳化液滴的聚结核函数：

a(d_i,d_j)＝λ(d_i,d_j)+K(d_i,d_j)。

2.如权利要求1所述的确定双场耦合脱水装置最佳操作参数的方法，其特征在于：所述按照网格模型计算在不同的操作参数下的乳化液滴分离效率时，还计算乳化液滴粒径分布和平均粒径。

3.如权利要求1所述的确定双场耦合脱水装置最佳操作参数的方法，其特征在于：所述网格模型按照以下步骤建立：

采用四面体和六面体混合网格对双场耦合脱水装置模型进行网格划分；

对电场与流场耦合处的网格进行加密处理；

对入口端与旋流腔相切处的网格进行加密。

4.如权利要求1所述的确定双场耦合脱水装置最佳操作参数的方法，其特征在于：所述乳化液滴的破碎核函数为液滴破碎频率和概率密度函数的乘积，液滴破碎频率按照以下公式计算：

其中，ε表示乳化液的相对介电常数；表示水的体积分数；ρ_w表示水的密度；

g(d)表示直径为d的液滴的破碎频率；

C₃表示常数；

C₄表示常数；

σ表示界面张力；

d表示液滴直径；

液滴分布的概率密度函数按照以下公式计算：

其中，

β(d′，d)表示直径为d’的液滴破碎为直径为d的液滴的概率密度函数；

d′表示液滴直径。