油水分离磁芯旋流器的结构设计与性能研究

发布时间：2020-12-08 06:40

　　传统的油水分离旋流器主要是利用油水的离心力不同,从而导致油滴和水滴径向运动方向的不同来实现快速的分离,但随着油田聚驱、三元复合驱等驱油技术的逐步扩大应用,采出液粘度逐渐升高,乳化严重,分离效果受到很大影响。因此,提出了将磁场引入旋流器,实现离心力场与磁场耦合作用下旋流器的高效分离,相应的设计了磁芯水力旋流器。其主要由旋流器及安装在旋流器中由若干线圈绕成的磁芯组成。磁芯中的线圈按一定顺序排列后可提供磁场并对旋流器内的固体磁性颗粒施加指向旋流器中心的径向磁力。其中,固体磁性颗粒是人为的以连续进料的形式添加到油水混合液中的,由亲油型高分子材料包裹磁性材料复合而成,其密度、粒径与油相接近。在分离过程中,磁性颗粒同时受到离心力和磁力,因此这些磁性颗粒能够通过与油滴的接触和碰撞作用来“携带”或“推动”油滴朝向旋流器中心运动,最终实现油水的高效分离。对磁芯旋流器的分离原理以及磁性颗粒及油滴的相互作用情况进行了理论分析,初步建立了有无磁场条件下磁性颗粒及油滴的受力模型,从理论上确定了通过磁性颗粒携带或推动油滴的方法来提高分离效率的可行性。以流体速度作为分析对象开展了PIV测速试验,结果表明,待测截面上... 

【文章来源】：东北石油大学黑龙江省

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
创新点摘要
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 油水分离旋流器的研究现状
    1.3 外力辅助型旋流器结构原理及研究现状
        1.3.1 气携式液-液水力旋流器
        1.3.2 磁力旋流器
    1.4 研究方法
        1.4.1 理论计算方法
        1.4.2 流场测试技术
        1.4.3 油水分离效果实验研究技术
    1.5 问题的提出
    1.6 研究目标
    1.7 SWOT分析
    1.8 本章小结
第二章 油水分离磁芯旋流器结构原理与基本理论
    2.1 磁芯旋流器结构及原理
        2.1.1 设计思路
        2.1.2 结构设计与工作原理
    2.2 离心力理论计算
    2.3 油水分离过程中磁芯旋流器的相关特征参数
        2.3.1 磁力
        2.3.2 处理量
        2.3.3 分流比
        2.3.4 分离效率
        2.3.5 压力损失
    2.4 本章小结
第三章 离心场与磁场耦合的数值模型
    3.1 模拟前处理
        3.1.1 三维模型
        3.1.2 网格划分及检验
    3.2 数值计算方法
        3.2.1 离散格式及算法
        3.2.2 多相流模型的选择
        3.2.3 湍流模型
        3.2.4 离散相模型
        3.2.5 离心力场与磁场耦合模拟的步骤
    3.3 CFD软件边界条件设置
        3.3.1 基本边界条件设置
        3.3.2 离散相模型中边界条件设置
        3.3.3 用户自定义（UDF）边界条件设置
    3.4 本章小结
第四章 基于PIV技术的流场测试试验
    4.1 PIV技术简介及原理
    4.2 实验装置及工艺流程
    4.3 实验步骤
    4.4 不同流量磁芯旋流器内速度的对比分析
        4.4.1 Z=80mm截面
        4.4.2 Z=170mm截面
    4.5 本章小结
第五章 离心场与磁场耦合模拟优化分析
    5.1 优化方案设计
    5.2 磁性颗粒受不同大小磁力
        5.2.1 压力损失
        5.2.2 速度分布
        5.2.3 磁性颗粒受不同大小磁力下的油相分布
        5.2.4 效率
    5.3 处理量对磁芯旋流器分离性能的影响
        5.3.1 油相分布
        5.3.2 湍流强度
        5.3.3 速度分布
        5.3.4 压力损失及分离效率
    5.4 分流比对旋流器分离性能的影响
        5.4.1 油相分布
        5.4.2 速度分析
        5.4.3 压力损失及分离效率
    5.5 本章小结
结论
参考文献
硕士期间学术成果目录
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]溢流循环水力旋流器流场特性的数值分析[J]. 刘琳,赵立新,刘海旭,徐保蕊,蒋明虎.  化学工程. 2017(10)
[2]双排料型旋流器数值模拟和试验研究[J]. 刘培坤,周振,张悦刊,杨兴华,倪芬.  流体机械. 2017(03)
[3]采出液黏度对三相分离旋流器性能的影响[J]. 徐保蕊,蒋明虎,赵立新.  机械工程学报. 2017(08)
[4]Numerical analysis of hydroabrasion in a hydrocyclone[J]. Mehdi Azimian,Hans-Jrg Bart.  Petroleum Science. 2016(02)
[5]磁力旋流器对磁铁矿的脱泥效果研究[J]. 孔令帅,彭海涛,樊盼盼,樊民强.  矿业研究与开发. 2015(10)
[6]抛物线型旋流器分离特性的数值模拟和试验研究[J]. 刘培坤,姜兰越,杨兴华,张悦刊,徐庆芝.  流体机械. 2015(10)
[7]聚结—旋流分离装置流场特性的数值模拟分析研究[J]. 赵文君,赵立新,徐保蕊,蒋明虎.  流体机械. 2015(07)
[8]置于锥部的轴向电磁场对重介旋流器分选效果的影响[J]. 樊盼盼,孔令帅,彭海涛,樊民强.  煤炭学报. 2015(07)
[9]溢流型磁力旋流器径向磁场分析[J]. 郭娜娜,李茂林,崔瑞,郑霞裕,颜亚梅,张仁丙.  矿冶工程. 2013(05)
[10]疏浚底泥分离用旋流器的数值模拟与试验研究[J]. 蒋基安,赵天彪,杨兴华,刘培坤,刘美汝.  流体机械. 2013(08)

博士论文
[1]双锥旋流器内流场与颗粒运动模拟及其工业应用研究[D]. 崔瑞.武汉科技大学 2015

硕士论文
[1]轴向式旋流除砂器除砂效率的影响因素分析[D]. 王晓旭.西安石油大学 2015
[2]底流型磁力旋流器分选铁矿的理论分析与试验研究[D]. 金乔.武汉科技大学 2015
[3]井下两级串联旋流分离技术研究[D]. 王羕.东北石油大学 2014
[4]溢流型磁力旋流器的磁场模拟及试验研究[D]. 郭娜娜.武汉科技大学 2014
[5]重介旋流器分选密度永磁场调控研究[D]. 王拴连.太原理工大学 2014
[6]新型油水分离水力旋流器的仿真模拟与结构优化设计及性能研究[D]. 胡颖.华北电力大学 2012
[7]气携式液—液水力旋流器的数值模拟[D]. 杨威.大连理工大学 2011
[8]温度分层及水深对扬水曝气器流场影响的CFD模拟[D]. 王进行.西安建筑科技大学 2010
[9]除油型水力旋流分离器内部流场的数值计算[D]. 李振国.大连理工大学 2002



本文编号：2904643