复合型螺旋剪切式微气泡发生器的结构设计与实验研究

来源 :中国石油大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:canble_dut
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微气泡与普通气泡相比,具有比表面积大、传质效率高等特点,目前已被广泛应用于过程强化、浮选等领域。旋流剪切式微气泡发生器与其他类型微气泡发生器相比,具有生成气泡粒径小、分布均匀等优点,作为一种新型成泡设备在工业上逐渐得到应用。受限于初始气泡粒径分布的影响,单体旋流剪切式微气泡发生器的成泡效率较低。基于此,在现有旋流剪切式微气泡发生器研究基础上,本文提出复合型螺旋剪切式微气泡发生器的结构改进设计方案,并对其进行了数值模拟研究与实验研究。复合型螺旋剪切式微气泡发生器由注气分散段、强化破碎段、尾部破涡段组成。通过初步结构设计和数值模拟,研究了流道内部气泡的运动特性及破碎特性;通过响应曲面法优化设计,确定了强化破碎段的最优结构参数组合:刀片厚度d1=3mm、子元件长度L1=30mm、螺距p=150mm,且优化后出口平均粒径比优化前降低了34.7%。论文借助“高速摄像+图像处理”技术手段以及自主搭建的成泡性能测试平台,探究了复合型螺旋剪切式微气泡发生器的成泡性能,在水流量为2.6m~3/h时最小气泡粒径为270μm,且250μm以下气泡占比高达90%。为研究复合型螺旋剪切式微气泡发生器成泡技术的除油性能,借助自主搭建的含油污水气浮净化实验平台进行了实验研究,研究结果表明,在水流量为2.2m~3/h时,除油率达到最大值97%,且在相同实验工况下的气浮除油性能都优于SV型静态混合器,证明了复合型螺旋剪切式微气泡发生器的除油优势。
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