油气分离器分离特性的数值模拟

发布时间：2020-12-17 23:47

　　为了分析油气分离器在极端工况下（-20℃,0.2 MPa）的分离特性,通过数值模拟研究了筒体长度、出口管径、导流叶片上端与进口的距离以及旋流管件附件设置等参数对分离效果的影响,结果表明:筒体过长时,分离器下方旋流被显著削弱,筒体长度为950 mm时分离效果最佳;出口的管径过小或管内设有螺旋叶片将增大压降,出口气流流速增大导致逃逸的液滴也增多,出口管直径为60 mm时分离效果最佳;导流叶片上端位于进口中心线下方且与之距离等于进口直径时分离效果良好。通过数值模拟分析油气分离器的结构参数与部件设置对分离性能的影响,为开发高效油气分离器提供一定参考。 

【文章来源】：科学技术与工程. 2020年21期 北大核心

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

油气分离器结构示意图

图1 油气分离器结构示意图图3展示了4种不同结构的旋流管部件结构与建模效果。其中图3(a)与图3(e)旋流管部件1无套管、导流叶片和扩张口,下端面与筒体上封头线的距离为415 mm。图3(b)与图3(f)旋流管部件2无套管,管外设有导流叶片。管道下方有扩张口,扩张面与管道外壁夹角为120°,扩张口直径为140 mm,高为24 mm。扩张口面与上封头线距离415 mm。图3(c)与图3(g)旋流管部件3管外设置有套管。套管上端距离筒体上封头线74.5 mm,高为330 mm,且套管上下两端封闭。管外设有导流叶片,管端为扩张口,导流叶片与扩张口的几何形状、尺寸以及布置方式均与旋流管件2中一致。图3(d)与图3(h)旋流管部件4是基于旋流管部件2进一步调整而得,其不同之处在于管内设有3个升程的螺旋叶片。螺旋叶片宽17 mm,厚度为3 mm,其叶根与位于管内中心位置的圆柱连接,圆柱直径为10 mm。螺旋叶片上端与导流叶片上端距离180 mm,高为540 mm。其中导流叶片与扩张口的几何形状、尺寸及布置方式均与旋流管部件2一致。

图3展示了4种不同结构的旋流管部件结构与建模效果。其中图3(a)与图3(e)旋流管部件1无套管、导流叶片和扩张口,下端面与筒体上封头线的距离为415 mm。图3(b)与图3(f)旋流管部件2无套管,管外设有导流叶片。管道下方有扩张口,扩张面与管道外壁夹角为120°,扩张口直径为140 mm,高为24 mm。扩张口面与上封头线距离415 mm。图3(c)与图3(g)旋流管部件3管外设置有套管。套管上端距离筒体上封头线74.5 mm,高为330 mm,且套管上下两端封闭。管外设有导流叶片,管端为扩张口,导流叶片与扩张口的几何形状、尺寸以及布置方式均与旋流管件2中一致。图3(d)与图3(h)旋流管部件4是基于旋流管部件2进一步调整而得,其不同之处在于管内设有3个升程的螺旋叶片。螺旋叶片宽17 mm,厚度为3 mm,其叶根与位于管内中心位置的圆柱连接,圆柱直径为10 mm。螺旋叶片上端与导流叶片上端距离180 mm,高为540 mm。其中导流叶片与扩张口的几何形状、尺寸及布置方式均与旋流管部件2一致。如表1所示,为探究油气分离器的结构特征对分离效果的影响,分别对11种油气分离器的分离效果进行了比较。其中结构的变化包括出口内径d、筒体高度H、进口中心线与叶片顶端的距离L(进口中心线高于叶片顶端时,L>0,进口中心线低于叶片顶端或两者平齐时,L≤0)以及是否设有管外导流叶片、管内螺旋叶片、扩张口、套管等。表1中,模型1～模型4用于比较分析不同旋流管部件的设置对油气分离效果的影响;模型3与模型7、模型8与模型9、模型10与模型11三组均用于分析出d对油气分离效果的影响;模型2、模型6、模型8用于比较分析H对油气分离效果的影响;模型2与模型5、模型8与模型10两组均用于分析L对油气分离效果的影响。


本文编号：2922930