一种用于含水油液的旋流破乳脱水分离装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于含水油液的旋流破乳脱水分离装置，包括旋流器，旋流器中旋流室的开口端朝向底流管并通过同轴的复合曲线管段与底流管连通；复合曲线管段中凹圆弧过渡段的大径端与旋流室的开口端连接，且凹圆弧过渡段的大径端的内径与旋流室的内径相等，直圆锥过渡段的大径端与凹圆弧过渡段的小径端相切，直圆锥过渡段的小径端与凸椭圆弧过渡段的大径端相切，凸椭圆弧过渡段的小径端与底流管连接。本发明专利技术所述旋流器的分离空间较采用传统直面双锥段的旋流器以及采用呈双球面的平滑过渡管段的旋流器都要大，切向锥角增大，接触面积增大，导致流体向下阻力增大，迫使旋流液滴中的大量油液迁移至溢流口，可显著提高分离效果和分离效率。果和分离效率。果和分离效率。

【技术实现步骤摘要】
一种用于含水油液的旋流破乳脱水分离装置


[0001]本专利技术属于液体物理分离的
，具体涉及一种用于含水油液的旋流破乳脱水分离装置。

技术介绍

[0002]工业废油的资源化利用对国家战略、环境保护以及缓解资源危机具有重大意义。工业废油资源化利用的首要环节是破乳脱水，采用单一的处理方法很难有效地对乳化液进行破乳脱水处理，所以一般采用多种方法联合处理或采用耦合集成的单元进行处理来获得更好的分离效果；其中，电场法和旋流离心法结合的方式较为常见，即将电场与旋流离心场进行耦合，电场加剧乳液中液体的碰撞，促进液滴的聚结，增大液滴的尺寸，旋流离心场利用油水密度的不同，使旋转的油水混合液产生不同的离心力，实现油水分离。
[0003]电场和旋流离心场的耦合采用旋流器，如中国专利CN201811485648.7一种静电旋流破乳装置及其应用。目前，旋流器在同轴不同直径的旋流室与底流管之间一般采用直面双锥段结构过渡连接，请参见图1，直面双锥段结构8呈梯度状，旋流室与底流管的过渡不平滑，容易引起旋流器内部流场的震动，导致流场不稳定，不利于液滴的聚结，分离效果较差。为解决这一问题，申请人重新设计了旋流室与底流管之间的过渡结构，请参见图2，过渡结构采用呈双球面的平滑过渡管段9，平滑过渡管段9由凸圆弧过渡段和凹圆弧过渡段通过相切式平滑连接组成，使旋流室与底流管平滑过渡，有效减少了液滴的震动，在一定程度上提高了分离效果，具体请参见CN202110545860.3一种乳状液的破乳脱水分离方法。
[0004]然而，经实际使用反复验证和理论分析，平滑过渡管段9虽然有效减少了液滴的震动，相较直面双锥段结构8的形式在一定程度上提高了分离效果，但还是存在一些不足，主要体现在：平滑过渡管段中凸圆弧过渡段相较直面双锥段结构中对应区域的空间较大，可能导致作用在液滴上的离心力减少，对分离效果有一定影响；平滑过渡管段中凹圆弧过渡段相较直面双锥段结构中对应区域的空间较小，导致切向锥角减小，流体向下阻力减小，容易使少量油液流向底流管的可能，对分离效果有一定影响；此外，经研究发现，入口管的直径与旋流室的直径大小关系对分离效果也有较大影响。因此，需要对旋流器作进一步的设计和优化，以提高分离效果。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的上述不足，本专利技术要解决的技术问题是提供一种用于含水油液的旋流破乳脱水分离装置，解决目前旋流装置分离效果较差的问题，取得流场更稳定、分离效果更好的效果。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]一种用于含水油液的旋流破乳脱水分离装置，包括旋流器，旋流器包括呈圆筒段的旋流室以及与所述旋流室同轴的底流管，旋流室一端开口一端封闭，旋流室的封闭端连接有入口管以及与旋流室同轴的溢流管，入口管与旋流室的圆周内壁相切并与旋流室连
通，溢流管绝缘穿过旋流室的封闭端并与旋流室连通，旋流室的壁和溢流管均为导电材质；旋流室的开口端朝向底流管并通过同轴的复合曲线管段与底流管连通；
[0008]在旋流器的轴向剖面上，复合曲线管段的内壁包括依次相连的凹圆弧过渡段、直圆锥过渡段和凸椭圆弧过渡段，凹圆弧过渡段的大径端与旋流室的开口端连接，且凹圆弧过渡段的大径端的内径与旋流室的内径相等，直圆锥过渡段的大径端与凹圆弧过渡段的小径端相切，直圆锥过渡段的小径端与凸椭圆弧过渡段的大径端相切，凸椭圆弧过渡段的小径端与底流管连接，且凸椭圆弧过渡段的小径端的内径与底流管的内径相等。
[0009]进一步地，所述入口管的数量为两根，两根入口管关于旋流室的轴线中心对称，入口管的内径与旋流室的内径的关系式为：
[0010][0011]其中，D
i
表示入口管的内径，D
s
表示旋流室的内径。
[0012]进一步地，凹圆弧过渡段对应的圆心角和凸椭圆弧过渡段对应的离心角均小于90
°
。
[0013]进一步地，在底流管末端的圆心处建立空间直角坐标系，所述空间直角坐标系以底流管的轴线朝溢流管延伸的方向为z轴的正向；
[0014]凸椭圆弧过渡段上的点满足如下关系式：
[0015][0016]其中，x和z分别表示旋流器内壁上的点在x轴和z轴上的绝对值，a表示凸椭圆弧过渡段对应椭圆的长轴，长轴与旋流器的轴线同向，b表示凸椭圆弧过渡段对应椭圆的短轴，L
u
表示底流管的长度，D
u
表示底流管的内径，L1表示凸椭圆弧过渡段的长度。
[0017]进一步地，直圆锥过渡段上的点满足如下关系式：
[0018][0019]K为常数且满足如下公式：
[0020][0021]其中，D
s
表示旋流室的内径，L2表示直圆锥过渡段的长度，L3表示凹圆弧过渡段的长度，R0表示凹圆弧过渡段对应圆的半径，L
s
表示溢流管的长度。
[0022]进一步地，凹圆弧过渡段上的点满足如下关系式：
[0023][0024]其中，L
t
＝L1+L2+L3。
[0025]进一步地，旋流室的长度L
z
取值为70～75mm，底流管的长度L
u
取值为390～420mm，L
t
取值为410～450mm，底流管的内径D
u
取值为8～10mm。
[0026]相比现有技术，本专利技术的有益效果如下：
[0027]1、本专利技术中，旋流室与底流管之间采用复合曲线管段平滑连接，使旋流器中乳化
液的切向速度、轴向速度、涡度的分布更加对称，使内部流场更加稳定；可促进高油浓度的液体从溢流口流出，使分离效果和分离效率得以提高。
[0028]2、本专利技术中，复合曲线管段由凹圆弧过渡段、直圆锥过渡段和凸椭圆弧过渡段组成，在实现平滑连接过渡的同时，使旋流室与底流管之间的分离空间减小，对液滴的离心力增大，有利于液滴向旋流器内壁迁移，促进乳化液中油和水的分离。
[0029]3、本专利技术中，凸椭圆弧过渡段对应的区域，其形成的分离空间较采用传统直面双锥段的旋流器以及采用呈双球面的平滑过渡管段的旋流器都要大，使切向锥角增大，接触面积增大，导致流体向下阻力增大，迫使旋流液滴中的大量油液迁移至溢流口，具有更好的分离效果。
[0030]4、本专利技术中，通过公式限定入口管的内径与旋流室的内径的大小关系，使入口管与旋流室更为匹配，从而进一步提高分离效率。
附图说明
[0031]图1为
技术介绍
所述采用直面双锥段结构的旋流器示意图；
[0032]图2为
技术介绍
所述采用呈双球面的平滑过渡管段的旋流器示意图；
[0033]图3为实施例的一种用于含水油液的旋流破乳脱水分离装置的结构示意图；
[0034]图4为图3中旋流室部分的局部示意图；
[0035]图5为图3中复合曲线管段和底流管部分的局部示意图；
[0036]图6为实施例所述分离效率对比试验结果的柱形图；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于含水油液的旋流破乳脱水分离装置，包括旋流器，旋流器包括呈圆筒段的旋流室以及与所述旋流室同轴的底流管，旋流室一端开口一端封闭，旋流室的封闭端连接有入口管以及与旋流室同轴的溢流管，入口管与旋流室的圆周内壁相切并与旋流室连通，溢流管绝缘穿过旋流室的封闭端并与旋流室连通，旋流室的壁和溢流管均为导电材质；其特征在于：旋流室的开口端朝向底流管并通过同轴的复合曲线管段与底流管连通；在旋流器的轴向剖面上，复合曲线管段的内壁包括依次相连的凹圆弧过渡段、直圆锥过渡段和凸椭圆弧过渡段，凹圆弧过渡段的大径端与旋流室的开口端连接，且凹圆弧过渡段的大径端的内径与旋流室的内径相等，直圆锥过渡段的大径端与凹圆弧过渡段的小径端相切，直圆锥过渡段的小径端与凸椭圆弧过渡段的大径端相切，凸椭圆弧过渡段的小径端与底流管连接，且凸椭圆弧过渡段的小径端的内径与底流管的内径相等。2.根据权利要求1所述一种用于含水油液的旋流破乳脱水分离装置，其特征在于：所述入口管的数量为两根，两根入口管关于旋流室的轴线中心对称，入口管的内径与旋流室的内径的关系式为：其中，D
i
表示入口管的内径，D
s
表示旋流室的内径。3.根据权利要求1所述一种用于含水油液的旋流破乳脱水分离装置，其特征在于：凹圆弧过渡段对应的圆心角和凸椭圆弧过渡段对应的离心角均小于90
°
。4.根据权利要求1所述一种用于含水油液的旋流破乳脱水分离装置，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭烨，龚海峰，张浩华，邱值，
申请(专利权)人：重庆工商大学，
类型：发明
国别省市：