近年来,我国餐饮业发展迅速,在促进经济增长的同时也引发了一系列环境问题,如何高效处理餐饮业含油污水成为环保行业日益关注的焦点之一。餐饮业中主要以植物油的使用为主,而植物油的密度与水的密度十分接近,所以传统静态旋流分离技术在餐饮业含油污水处理方面存在一定难度。本文提出采用动态旋流分离技术来处理植物油污水。由于动态旋流器比静态旋流器结构上要复杂,近些年来虽取得了一些成就,但在理论分析、数值模拟和装置设计等方面仍有待提高。本文基于以上问题开展研究,主要研究内容与结果如下:(1)分析了动态旋流器内部油水两相流分离机理。首先,根据动态旋流器的工作原理,分析了油水两相在其内部分离过程中的流动规律,可知动态旋流器内部涡流是一种包含准强制涡和准自由涡的组合涡流;油水两相分离其实是从油滴分散流到水基环状流的转变。其次,通过对动态旋流器内部油滴进行受力分析,可知油滴主要依靠向心浮力向轴心汇聚。最后,通过对动态旋流器内部油滴破碎机理进行研究,可知造成油滴破碎的两大主要原因是其内部的涡流流动和湍流流动。(2)根据处理量和旋转速度指标设计了一套动态旋流器油水分离系统,主要包括油水分离工艺、机械结构和电气控制等方面的内容。首先,根据动态旋流器基本工作原理,设计了可实现油水混合物循环分离的工艺流程。其次,基于系统工艺流程,对动态旋流器转筒、旋转栅和出口等部件进行机械结构设计。最后,通过系统功能需求分析,对动态旋流器油水分离系统进行电气设计;可在上位机系统实现对进料流量、旋转速度和分流比等操作参数的监控。(3)通过数值模拟方法研究了结构参数和操作参数对动态旋流器油水分离效率的影响。首先,采用双因素分析方法,研究了结构参数长径比和操作参数进料流量、旋转速度、分流比对动态旋流器油水分离效率的影响,并得出最优长径比为18。其次,通过响应面法研究了进料流量、旋转速度和分流比等操作参数对动态旋流器油水分离效率的影响,得到了最佳操作参数为:进料流量1.8 m~3/h,旋转速度756 r/min,分流比49%;在最佳参数条件下油水分离效率能达到90%。(4)通过数值模拟方法对动态旋流器内部流场进行了研究。首先,基于油水分离效率模拟结果,研究了最佳参数条件下动态旋流器内部的速度场、压力场、湍流场和浓度场的分布特性,得知切向速度和静压力对动态旋流器分离性能影响较大;旋转栅和转筒壁面附近的湍流强度较高;动态旋流器轴心处会形成油浓度较高的“油核”。其次,基于最佳参数条件下流场分析结果,分别研究了进料流量、旋转速度和分流比对动态旋流器内部速度场、压力场和湍流场的影响,结果表明进料流量主要影响动态旋流器内部的轴向速度分布;旋转速度主要影响动态旋流器内部的切向速度和静压力分布。本文设计了一套动态旋流器油水分离系统,基于动态旋流器的油水分离机理分析和数值模拟研究,对动态旋流器结构参数和操作参数等性能影响因素进行了优化,并通过流场分析,进一步探究了动态旋流器内部油水两相流的流动规律,研究结果在动态旋流器的技术开发和工程应用等方面具有促进意义。