晃荡条件下LNG系统中气液分离器分离特性模拟研究
[Abstract]:With the increasing proportion of natural gas energy consumption in China, the domestic natural gas resources have been unable to meet the market demand. Vigorously developing offshore natural gas technology will be a main way to alleviate the energy pressure. In the offshore natural gas liquefaction process, the separator is the key equipment for two-phase separation, the separated liquid phase coolant provides cooling capacity for the heat exchanger, and the gas phase provides refrigerants for the subsequent process. Gravity separator is widely used in offshore platforms and floating tankers because of its simple structure and easy to be large-scale. Its separation effect has a great influence on the performance of heat exchanger and even on liquefaction system. Therefore, it is necessary to study the separation characteristics of the separator. In this paper, FLUENT software is used to simulate the designed gravity gas-liquid separator. Firstly, the numerical calculation method used in FLUENT software is introduced. Secondly, the model of gravity separator is simplified for numerical simulation, grid division, grid independence verification and verification of the accuracy of the model. Finally, the calculation model and boundary conditions needed for numerical simulation are selected, and the separation efficiency is taken as the evaluation index of separation characteristics of separator. In this paper, the influence of sloshing conditions on separation characteristics should be studied because of the sloshing condition at sea. In real sea conditions, the main factors affecting sloshing include rolling, pitching and swinging. According to the symmetry of separator structure, it is simplified as rolling and swinging. According to these two sloshing conditions, the variation of liquid flow rate and separation efficiency at the gas outlet of gravity separator under different amplitude and period conditions is studied respectively. The results show that the liquid flow rate and separation efficiency at the outlet of the separator change sine with time, and the sloshing condition makes the separation efficiency decrease: the larger the amplitude is, the more violent the flow rate fluctuates, and the worse the separation effect of the separator on the two-phase flow is. With the increase of cycle, the calmer the flow fluctuation is, the better the separation effect is. In the natural gas liquefaction process, the components of the mixed coolant in different stages are different, and the operation parameters are also different, and the difference between the size of the associated equipment and the operating conditions leads to the change of the structure parameters of the separator. Under the same sloshing condition, the effects of different refrigerants flow rate, dryness, separator diameter, height and inlet and outlet pipe diameter on the separation effect were studied, and the results were analyzed. Different operation and structural parameters have different effects on the separation characteristics. Finally, according to the research results of sloshing parameters, operation parameters and structural parameters, the structure of the separator is improved. The separation characteristics of the separator under the action of baffle, porous partition header and the two are studied respectively. the results show that the separation efficiency decreases with the increase of baffle angle. The porous partition header plays an obvious role in stabilizing the flow field, and the separation efficiency decreases with the increase of the porosity of the header, and the performance of the separator is obviously improved under the combined action of the two.
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TE967
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,本文编号:2473682
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