螺旋轴流式多相泵的气液混输特性

发布时间：2020-04-30 17:33

【摘要】：在油气混输泵中,螺旋轴流式多相泵可在保证高含气率的流体输送的情况下兼顾高效率,是近年来油气混输技术的研究重点。而气液两相的分离情况对该泵的输送性能影响较大。所以研究螺旋轴流式多相泵内部气液两相的分离规律对提高泵的混输性能极为重要。为了探究螺旋轴流式多相泵内的混输特性以及泵内气液两相流动的分离规律,借助FLUENT 15.0数值模拟软件对自主设计的螺旋轴流式多相泵进行模拟计算。多相流模型选择mixure模型,气相为空气,液相选择水。在探究螺旋轴流多相泵的混输特性过程中,分别假设气相为可压缩与不可压缩,并对泵进行模拟分析。最终得到气液两相输送过程中的分离状态以及该分离导致的压力和速度分布情况。发现当气液两相分离以后,气相将会聚集叶轮叶片背面出口处。该聚集会会产生两种后果,一种是若聚集的气相随流体一起流动,气相聚集的地方会形成低压区。当流体进入固定部件以后,会因为该低压区的存在而产生二次回流。另一种是气相聚集以后不随流体一起流动而堵塞在流道内,这会使得叶轮对流体的做功能力急剧降低,严重影响泵的输送性能。气液分离特性是螺旋轴流多相泵最重要的混输特性。因此对气液分离机理进行研究,并从中获得降低气液分离的手段具有重大的研究意义。通过改变气相直径,入口含气率以及气相的压缩性等条件,对流道内的流动参数进行监测,获得气液两相流动在流动过程中定量的变化规律。再从流体受力的角度出发,分析了两相分离的具体原因以及影响分离的因素。得出结论,气液两相因为离心力的作用而产生分离,气相受到的黏性力以及在分离初期受到的Basset力会抑制这种分离却无法制止。而当两相分离以后,气液两相的不均匀分布产生的压力差将会增强两相之间的分离。从计算结果来看,影响气液分离的因素有黏性、气相直径、压缩性、压力梯度、气液两相的相对速度等。
【图文】：

获得了越来越多的重视。海上产出的原油时一种多相混合物，其主要物质是气和油且混合有少量的水和砂石等[1]。传统的海上石油开采工艺是在原油刚被开采出来时在海上平台或者是在海底便将混合的原油进行分离，再分别将油和气输送到陆地上方法由于需要在海底或者是海上平台上搭建油气分离装置，一方面对技术的要求，另一方面，，也会增加分离成本。而混输技术却可以将混合了油气混合物的海上原行输送，不用再搭建分离装置，因此既可以节省原油开采出来后的输送成本，也节搭建分离设施所占用的时间，可以大大降低经济成本和时间成本。多相混输泵是混术中特别重要的一环。多相混输泵由于其可以输送多相混合介质，因此可以用来输有气液两相混合物的海上原油。通过对多相流动规律的研究和分析，国外已经开发以连续输送含气率从从 0 到 1 的原油介质[2]。而螺旋轴流式多相泵由于其可以保证流量条件下输送多相流时的效率不至于降得太低，因此对该泵的研究分析在海上石运的混输技术上，是一大热点和重点。螺旋轴流式多相流泵在结构上介于轴流泵与压缩机，因此该泵兼具轴流泵和压缩一些特点。该泵在 1984 年在法国出现以后，由于其源于海神计划，因此也被称作泵。又因为其结构特点及输送的介质为多相流，因此又常被称为螺旋轴流式多相流旋轴流式多相流泵的样机总装图如图 1.1 所示。

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本文编号：2646015