油—水—砂三相旋流分离器流场研究及其结构优化设计

发布时间：2017-12-03 17:27

  本文关键词：油—水—砂三相旋流分离器流场研究及其结构优化设计

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【摘要】：两相旋流器作为一种离心分离设备,具有处理效率高,操作简便,占地面积小的优点,已在工业中广泛应用。但是随着工业的发展,两相旋流器的串联并不能满足三相同时分离的各方面要求,促使了各类三相旋流器的发展。目前三相旋流器的研究较少,缺少工程实际应用的参考。所以通过数值模拟、数学模型以及响应曲面法,优化三相旋流器的结构及尺寸。用于CTP三相旋流分离数值模拟计算时,Fluent软件中的RSM模型收敛性较差,RNG k-ε模型收敛性好；Coupled算法收敛曲线高位震荡,SIMPLE算法残差较小。欧拉模型适用性强于混合模型,二阶迎风格式优于一阶。Fluent对于三相模拟精度较低,最终模拟误差在10%内,并且流场与压力场的计算结果符合旋流器内部实际情况。以石英砂、柴油和纯水配置水样,并测定水样中各相物理参数。在该条件下,通过油相和固相的三维速度场建立,分析了旋流器中流场规律,建立了流场解析式。理论分析了旋流器的高度H、入口半径rin设计方法,讨论了一定粒径的油滴或颗粒是否能被分离以及分离效率的计算方法。该模型建立相对简单,避开了旋流器中湍流运动复杂运算,实际运用相对方便,无其它未知参数。通过各类三相旋流器结构对水样在旋流器中分离情况的模拟,改进传统CTP三相旋流器。双入口形式比单入口形式的流场更稳定；溢流管的插入深度能有效地防止短路流；底流管的插入深度可以减少一定的能耗并且能防止部分颗粒从底流口流出。改进后的三相旋流器存在部分未知参数,通过响应曲面法优化三相旋流器,最终确定入口直径X1=0.325D、溢流管插入深度X2=2.175D和底流管插入深度X3=0.6D。并且该条件下油相分离为60.78%、固相分离效率为71.25%,较传统CTP旋流器分离效率高。
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE931.1

【参考文献】

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1 Safa Raziyeh;Soltani Goharrizi Ataallah;;CFD simulation of an industrial hydrocyclone with Eulerian-Eulerian approach: A case study[J];International Journal of Mining Science and Technology;2014年05期

2 于凯;王振波;金有海;孙治谦;侯胜超;;锥角对导叶式旋流器分离性能影响试验研究[J];流体机械;2013年03期

3 张福伦;郭广东;邓松圣;华卫星;;油-水-砂三相水力旋流器流场数值模拟研究[J];后勤工程学院学报;2011年05期

4 郭广东;邓松圣;张福伦;;油水砂三相旋流分离器在油气储运业中的应用[J];中国储运;2009年09期

5 赵庆国,夏国栋,张明贤;单锥轻质分散相液—液水力旋流器的内流场预测[J];安全与环境学报;2003年04期

6 褚良银,陈文梅,李晓钟,刘培坤;水力旋流器结构与分离性能研究(六)——柱段结构(长度)[J];化工装备技术;1999年02期

7 褚良银,陈文梅,李晓钟,刘培坤;水力旋流器结构与分离性能研究(三)——锥段结构[J];化工装备技术;1998年05期

8 褚良银,陈文梅,李晓钟,刘培坤;水力旋流器结构与分离性能研究(二)——溢流管结构[J];化工装备技术;1998年04期

9 褚良银,陈文梅,李晓钟,刘培坤;水力旋流器结构与分离性能研究(一)——进料管结构[J];化工装备技术;1998年03期

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1 徐磊;油田采出液气—液—固三相旋流分离流场特性研究[D];大庆石油学院;2010年

2 郑娟;用于气—水—砂三相分离的水力旋流器的实验研究[D];大连理工大学;2005年

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本文编号：1249480