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电磁流体(Electro-magnetohydrodynamic,EMHD)海面浮油回收分离技术根据油和海水导电性、密度的差异并基于磁流体(Magnetohydrodynamic,MHD)推进原理对海面浮油进行回收分离。该技术特别适于其他技术难以处置的海面薄油层/油膜的回收分离,同时具有回收比较彻底,回收油的含水率低;回收分离过程同时进行,无须二次处理;无须向海水中投入任何亲油的或磁性的其它物质,无二次污染等优势。 为了提高EMHD海面薄油层/油膜回收分离装置的适波性和运行稳定性,课题组提出了一种滚轮+斜置MHD分离通道的新型布置方式。为了明晰斜置EMHD海面薄油层/油膜回收分离装置的工作过程,掌握其性能特性变化规律和影响因素,为优化设计提供依据,论文结合在研课题,采用理论分析、数值模拟和实验研究相结合的方法对斜置EMHD海面薄油层/油膜回收分离装置的内部流动特性和运行特性进行了研究。论文主要工作包括: 1、理论分析了斜置EMHD海面薄油层/油膜回收分离装置的工作过程和影响因素,建立了内部旋转外力、电磁场作用下的油水气三相流流动的数学模型。 2、运用计算流体动力学方法和商业流体计算软件Fluent,实现了具有旋转运动和电磁力作用下的多相流流动的数值计算,完成了斜置EMHD装置内部的流场分布、性能特性及其影响因素的数值分析;揭示了斜置EMHD装置内部静压从MHD分离通道入口到出口逐渐减小的分布规律以及鸭嘴型吸管入口附近的速度分布特征,得到了MHD分离通道倾斜角度α、滚轮间隙d、滚轮转速n、入口水位h0、电磁力密度大小f与装置油污海水处理量和压升的关系曲线。 3、搭建了斜置EMHD装置的实验平台,完成了不同叶片角度、滚轮转速以及入口水位下的水动力实验,得到了滚轮装置的设计依据;进行了薄油层/油膜收油实验,验证了斜置EMHD装置对薄油层/油膜的处置能力和适波性以及运行稳定性;实验结果和数值计算结果表明,本文的计算方法是可靠的。 4、利用Fluent软件,采用Mixture模型,完成了20t/h斜置EMHD装置油水分离箱的优化设计,提出了油水分离箱入口增加400mm长挡板的改进方案。