[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

说明书

本发明公开了一种确定双场耦合脱水装置最佳操作参数的方法，综合考虑了旋流离心场与高压电场作用，使用计算流体力学方法，联合流场控制方程和电场控制方程以及群体平衡方程，构建乳化油液滴在双场耦合强化作用下的动态聚结模型，利用群体平衡模型对装置中乳化液滴的聚结与破碎过程进行模拟，计算得到不同操作参数下的液滴尺寸分布、平均粒径以及分离效率，确定耦合装置达到最佳分离效果时的操作参数。

技术领域

本发明涉及废油处理技术领域，特别涉及一种确定双场耦合脱水装置最佳操作参数的方法。

背景技术

在废油资源化领域，对乳化油进行破乳脱水处理是一种比较常见的工艺环节。但是，往往运用单一的工艺方法难以有效快速实现乳化油液的破乳脱水处理。联合使用两种及以上的破乳工艺或操作单元，能够大大提高乳化油破乳脱水效率，是未来破乳脱水技术发展的方向。双场耦合脱水装置是以双锥段双切向式入口的旋流离心装置为本体结构，巧妙的嵌入高压电极，溢流管接高压电源正极，筒身接电源负极，在旋流室内形成同轴圆柱形高压电场。该装置结合了电破乳法和水力旋流器的优点，使得微小液滴在腔体电场中结聚增大，并利用旋流离心场分离大粒径液滴，实现油水的快速分离。

乳化液滴在耦合装置中受到电场聚结作用，使得液滴粒径增大，同时还会受到旋流离心场的离心剪切作用，使得粒径较大的液滴发生破碎，因此乳化液滴在耦合场中的聚结和破碎是一个动态过程。液滴粒径与旋流场提供的离心力有直接关联，影响了装置油水分离效果。因此，明确乳化液滴在装置中的聚结与破碎过程，以及液滴粒径分布，显得十分重要。电场强度和入口流速是双场耦合脱水装置的重要操作参数。其中，电场强度大小直接影响了乳化液滴的聚结效果；入口流速则直接关系到液滴在电场中的作用时间和油-水分离效率。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种双场耦合脱水装置及参数优化方法，该装置为集成高压电场和旋流离心场的耦合破乳脱水装置，实现废油乳化液的高效快速处理。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明提供的确定双场耦合脱水装置最佳操作参数的方法，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脱水装置模型作用下的动态聚结模型；

设置双场耦合脱水装置计算的初始条件；

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。

进一步，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。

进一步，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。

进一步，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，具体按照以下步骤实现：

所述流场控制方程按照以下公式建立：

▽·ρu＝0(1)

其中，

U表示混合液速度；U_W水相的速度表示；U₀表示油相的速度；