本書結(jié)合對旋流分離技術(shù)的最新認識、國內(nèi)外旋流器結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計、旋流器研究方法、主要的強化提效手段等內(nèi)容，全景式介紹旋流分離技術(shù)的相關(guān)知識。主要內(nèi)容包括：旋流分離技術(shù)概述、水力旋流器結(jié)構(gòu)形式及分離原理、旋流器結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計、旋流分離性能評價指標及影響因素、旋流分離技術(shù)研究方法、三相旋流分離技術(shù)與裝備、微旋流器分離效能增強技術(shù)、旋流分離過程的聚結(jié)強化、旋流分離過程的顆粒重置強化、旋流分離過程的氣攜強化、旋流分離過程的顆粒耦合強化、旋流分離過程的電場耦合強化、旋流分離過程的磁場耦合強化、旋流分離過程的動態(tài)強化、旋流分離系統(tǒng)工藝提效。
本書可為石油化工行業(yè)、市政環(huán)保產(chǎn)業(yè)、冶金工程等領(lǐng)域提升分離功效提供借鑒，也可為相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)人員，以及高校和研究院所的師生開展分離領(lǐng)域相關(guān)技術(shù)研究與工藝設(shè)計提供參考，還可作為研究生或本科生專業(yè)教材。
趙立新，1972年6月生，黑龍江安達市人，中共黨員，博士，博士生導(dǎo)師，“龍江學(xué)者”特聘教授，黑龍江省首批“頭雁”團隊骨干成員�，F(xiàn)任機械科學(xué)與工程學(xué)院副院長、黑龍江省石油石化多相介質(zhì)處理及污染防治重點實驗室主任，黑龍江省流體機械及工程領(lǐng)軍人才梯隊后備帶頭人，中國化工學(xué)會（CIESC）過濾與分離專業(yè)委員會委員，中國顆粒學(xué)會顆粒制備與處理專業(yè)委員會委員，中國機械工程學(xué)會（CMES）環(huán)境保護與綠色制造技術(shù)分會委員，美國石油工程師協(xié)會（SPE）會員、中國化工學(xué)會（CIESC）專業(yè)會員，石油化工設(shè)備、油氣田地面工程期刊編委，國家自然科學(xué)基金、中國博士后科學(xué)基金項目及黑龍江省科技獎勵等通訊評審專家，Energy、SeparationandPurificationTechnology、SPEOilandGasFacilities、化工學(xué)報等30余期刊論文審稿人。 科研方面，主要從事以旋流分離和離心分離為特色的多相介質(zhì)分離技術(shù)、流體機械及工程技術(shù)研究。作為負責(zé)人承擔(dān)了國家“863計劃”課題（專題負責(zé)）、教育部留學(xué)回國人員科研啟動基金項目、中國博士后科學(xué)基金（特別資助）項目、黑龍江省高校新世紀優(yōu)秀人才培養(yǎng)計劃項目、中華人民共和國石油天然氣行業(yè)標準制訂項目等30余項；作為主要技術(shù)骨干承擔(dān)國家自然科學(xué)基金（面上）項目、教育部高等學(xué)校博士學(xué)科點專項科研基金資助課題（博導(dǎo)類）、黑龍江省科技攻關(guān)（重大）項目、黑龍江省杰出青年科學(xué)基金項目、黑龍江省自然科學(xué)基金（重點）項目等40余項。 2017年獲中國化工學(xué)會全國非均相分離專業(yè)組30周年杰出貢獻獎。
第一章旋流分離技術(shù)概述1
第一節(jié)水力旋流器的發(fā)展簡史1
第二節(jié)旋流分離的技術(shù)特點3
一、旋流分離的優(yōu)點3
二、旋流分離的缺點4
第三節(jié)旋流分離器的基本類型5
一、按分離介質(zhì)分類5
二、按結(jié)構(gòu)特點分類5
三、按離散相介質(zhì)濃度分類7
四、按旋流器尺寸分類7
五、按安裝方式分類7
六、按分離場域特性分類8
第四節(jié)旋流分離技術(shù)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展方向9
參考文獻11
第二章水力旋流器結(jié)構(gòu)形式及分離原理12
第一節(jié)固液分離水力旋流器12
一、主要結(jié)構(gòu)12
二、分離原理13
第二節(jié)液液分離水力旋流器14
一、主要結(jié)構(gòu)14
二、分離原理15
第三節(jié)氣液分離水力旋流器15
一、主要結(jié)構(gòu)15
二、分離原理16
第四節(jié)氣固分離水力旋流器16
一、主要結(jié)構(gòu)17
二、分離原理17
第五節(jié)固體篩分旋流器18
一、主要結(jié)構(gòu)18
二、分離原理19
參考文獻19
第三章旋流器結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計21
第一節(jié)固液分離旋流器21
一、經(jīng)典單錐結(jié)構(gòu)21
二、附加輔助結(jié)構(gòu)21
三、內(nèi)錐結(jié)構(gòu)21
四、防堵結(jié)構(gòu)設(shè)計24
五、防磨結(jié)構(gòu)設(shè)計24
六、固液旋流過濾器26
第二節(jié)液液分離旋流器27
一、傳統(tǒng)雙錐結(jié)構(gòu)27
二、單錐結(jié)構(gòu)27
三、柱狀旋流器28
四、軸向進液旋流器29
五、入口可調(diào)式旋流器31
六、一體化串聯(lián)旋流器31
第三節(jié)氣液分離旋流器32
一、柱狀氣液旋流器（GLCC）32
二、旋流板和螺旋式氣液分離器35
三、導(dǎo)葉式氣液旋流分離器36
四、柱錐氣液旋流分離器37
五、內(nèi)錐式氣液旋流分離器38
參考文獻38
第四章旋流分離性能評價指標及影響因素42
第一節(jié)旋流分離基本概念42
一、處理量42
二、分流比42
第二節(jié)旋流分離效率及性能評價43
一、質(zhì)量效率44
二、簡化效率44
三、綜合效率45
四、級效率46
五、壓力降46
六、壓降比46
第三節(jié)旋流分離性能影響因素47
第四節(jié)旋流分離性能強化路徑48
一、延長分散相在旋流場內(nèi)停留時間48
二、增大分散相直徑48
三、減小分散相旋流半徑49
四、增大分散相旋流切向速度49
五、優(yōu)化旋流分離工藝系統(tǒng)49
參考文獻50
第五章旋流分離技術(shù)研究方法51
第一節(jié)數(shù)值模擬方法51
一、湍流模型51
二、多相流模型57
三、基于歐拉歐拉方法的流場特性分析60
四、基于歐拉拉格朗日方法的離散相運動特性分析63
第二節(jié)水力旋流器的參數(shù)優(yōu)選及優(yōu)化方法68
一、基于響應(yīng)曲面法的井下水力旋流器優(yōu)化案例69
二、數(shù)值模擬參數(shù)設(shè)置及邊界條件69
三、CCD試驗設(shè)計及回歸方程構(gòu)建70
四、回歸方程的方差分析72
五、模型求解及精度驗證73
六、優(yōu)化結(jié)果及驗證74
第三節(jié)提升模擬分析效能的快速優(yōu)化方法75
一、結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法概述75
二、DUOM方法概述及原理78
三、兩種方法優(yōu)化結(jié)果對比分析82
四、優(yōu)化時間需求對比分析84
第四節(jié)分離性能實驗方法84
一、氣液旋流分離性能實驗84
二、固液旋流分離性能實驗87
三、液液旋流分離性能實驗91
第五節(jié)流場測試方法94
一、基于LDV的速度場測試94
二、基于PIV的速度場測試96
三、基于HSV的運動行為分析102
參考文獻107
第六章三相旋流分離技術(shù)與裝備111
第一節(jié)三相旋流器發(fā)展概況111
第二節(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計及研究進展112
一、串聯(lián)兩相水力旋流器單體112
二、構(gòu)建軸向相鄰的兩級旋流腔114
三、構(gòu)建徑向嵌套的兩級旋流腔115
四、構(gòu)建雙溢流口同側(cè)布置的獨立旋流腔117
五、構(gòu)建雙底流口同側(cè)布置的獨立旋流腔118
六、耦合旋流分離及多種分離技術(shù)120
七、三相水力旋流器特征對比121
第三節(jié)發(fā)展趨勢及展望122
一、三相旋流分離性能提升的制約因素122
二、三相旋流器發(fā)展趨勢及展望122
參考文獻123
第七章微旋流器分離效能增強技術(shù)128
第一節(jié)微旋流器國內(nèi)外研究進展及應(yīng)用128
第二節(jié)微旋流器分離效果評價及增強案例分析130
一、分離效果評價指標130
二、分離效能增強案例分析133
第三節(jié)微旋流器流場特性及效能增強機理145
一、流場特性145
二、效能增強機理147
第四節(jié)微旋流器結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計及制造技術(shù)159
一、基于經(jīng)典常規(guī)旋流器的結(jié)構(gòu)優(yōu)化159
二、新結(jié)構(gòu)設(shè)計170
三、制造與材料172
第五節(jié)介質(zhì)物性參數(shù)和操作參數(shù)對微旋流器分離性能的影響173
一、介質(zhì)物性參數(shù)173
二、操作參數(shù)175
參考文獻177
第八章旋流分離過程的聚結(jié)強化184
第一節(jié)聚結(jié)方法與裝備184
一、水力聚結(jié)184
二、材料聚結(jié)185
三、靜電聚結(jié)186
四、化學(xué)法聚結(jié)187
第二節(jié)旋流聚結(jié)技術(shù)188
一、旋流聚結(jié)機理188
二、旋流聚結(jié)裝置及工作原理190
三、旋流聚結(jié)裝置的性能分析191
第三節(jié)聚結(jié)強化旋流分離技術(shù)199
一、旋流分離的聚結(jié)強化199
二、聚結(jié)強化旋流分離裝置201
三、聚結(jié)強化旋流分離的性能驗證201
參考文獻210
第九章旋流分離過程的顆粒重置強化214
第一節(jié)分散相重排序強化旋流分離原理及分散相排序器214
一、常規(guī)旋流器分離過程214
二、理論模型214
三、分散相重排序強化旋流分離原理215
四、分散相排序器類型216
第二節(jié)分散相重排序強化旋流分離研究進展217
一、分散相重排序強化液液分離217
二、分散相重排序強化固液分離221
三、分散相重排序強化氣固分離222
第三節(jié)分散相重排序技術(shù)路線及研究展望223
一、分散相重排序技術(shù)路線223
二、分散相重排序研究展望224
參考文獻224
第十章旋流分離過程的氣攜強化226
第一節(jié)強化原理226
一、離心力226
二、浮力227
三、徑向運動阻力——斯托克斯阻力227
四、徑向運動方程227
第二節(jié)試驗研究228
一、試驗樣機228
二、試驗物料228
三、空氣壓縮機入口注氣試驗229
四、空氣壓縮機旋流體單孔注氣試驗230
五、旋流腔微孔注氣231
六、Nikuni氣液混合泵注氣試驗232
七、氣攜式液液水力旋流器現(xiàn)場試驗研究232
參考文獻234
第十一章旋流分離過程的顆粒耦合強化236
第一節(jié)顆粒耦合旋流油水分離強化機理236
第二節(jié)顆粒油滴耦合分析237
一、耦合場中油滴受力分析237
二、耦合場中油滴運動速度分析239
三、油滴顆粒碰撞聚合行為241
第三節(jié)耦合場油滴/顆粒運動分析242
一、DEMCFD耦合仿真242
二、耦合場與單一離心場數(shù)值模擬結(jié)果對比245
三、顆粒密度對油滴顆粒耦合作用的影響248
第四節(jié)顆粒耦合旋流油水分離試驗249
一、試驗方法及試驗工藝249
二、試驗結(jié)果分析250
參考文獻251
第十二章旋流分離過程的電場耦合強化252
第一節(jié)電場耦合旋流脫水技術(shù)研究現(xiàn)狀252
一、耦合裝置結(jié)構(gòu)252
二、操作參數(shù)254
三、數(shù)值模型254
第二節(jié)耦合場液滴聚結(jié)特性255
一、液滴在耦合場中聚結(jié)機理255
二、液滴在耦合場中受力分析256
三、液滴聚結(jié)特性實驗研究257
第三節(jié)電場旋流場耦合數(shù)值模擬研究260
一、電場旋流場耦合結(jié)構(gòu)與原理260
二、耦合結(jié)構(gòu)電場分析261
三、電場與旋流場耦合仿真方法263
四、數(shù)值模擬結(jié)果分析264
第四節(jié)電場耦合旋流分離實驗研究268
一、實驗方法及工藝268
二、單因素實驗結(jié)果及分析269
三、正交實驗分析273
參考文獻274
第十三章旋流分離過程的磁場耦合強化277
第一節(jié)磁場強化多相介質(zhì)分離技術(shù)研究現(xiàn)狀277
一、磁選機及渦電流分選器277
二、氣固磁流化床278
三、磁旋流器279
第二節(jié)不同結(jié)構(gòu)類型磁場耦合旋流器281
一、磁芯旋流器281
二、同向出流磁旋流器281
第三節(jié)磁場旋流場耦合理論282
一、油滴在耦合場中受力分析282
二、磁場與流場耦合仿真285
第四節(jié)同向出流磁旋流器分離性能研究288
一、磁場發(fā)生裝置設(shè)計及試驗對比288
二、數(shù)值模擬設(shè)置291
三、試驗工藝及流程292
四、結(jié)果分析292
參考文獻295
第十四章旋流分離過程的動態(tài)強化300
第一節(jié)動態(tài)旋流強化技術(shù)發(fā)展歷程及特點300
一、動態(tài)旋流強化技術(shù)發(fā)展歷程300
二、動態(tài)旋流強化技術(shù)特點300
第二節(jié)機筒旋轉(zhuǎn)式旋流強化301
一、機筒旋轉(zhuǎn)式動態(tài)旋流器301
二、旋流分離性能測試302
第三節(jié)復(fù)合式旋流強化305
一、復(fù)合式動態(tài)旋流器305
二、復(fù)合式動態(tài)旋流分離性能測試306
第四節(jié)液流驅(qū)動式旋轉(zhuǎn)強化308
一、溢流管自旋式旋流器308
二、旋流腔自旋式旋流器309
參考文獻310
第十五章旋流分離系統(tǒng)工藝提效312
第一節(jié)旋流器多級串聯(lián)312
一、兩級串聯(lián)工藝方案312
二、三級串聯(lián)循環(huán)系統(tǒng)315
第二節(jié)旋流器一體化串聯(lián)316
一、采油井下一體化串聯(lián)316
二、兩級出入口融合串聯(lián)318
第三節(jié)低剪切閥318
一、Typhonix旋流閥門319
二、Cyclonebased閥門319
三、渦旋閥門320
四、低剪切節(jié)流閥門321
五、軸向內(nèi)芯閥門322
第四節(jié)低剪切泵322
一、低剪切泵結(jié)構(gòu)類型322
二、低剪切泵應(yīng)用效果對比322
第五節(jié)其他系統(tǒng)工藝提效方式323
一、降低彎管處的紊流效果324
二、增強取樣裝置對液流取樣的代表性324
三、促進快速準確的操作參數(shù)調(diào)節(jié)324
參考文獻324
書單推薦
