同向出流气液分离器流场分析及结构参数优选

发布时间：2021-01-11 13:53

　　为解决常见的气液分离器气相出口含液量大和管汇连接复杂等问题,提出了一种新型同向出流式气液旋流分离装置。该装置能有效降低气相出口的液相含量,主要针对其不同结构参数开展了数值模拟及试验研究,并完成了结构参数的优选。研究结果表明:影响气相运移速度及分离性能的最佳内锥角度为2°,最佳进气孔角度为30°,最佳脱气效率模拟值为96%;随着内锥角度的增大,气相溢流管内的轴向速度呈先上升后下降的规律,内锥角度为2°时,轴向速度最大达到0. 58 m/s;随着进气孔角度的增大,气相溢流管内的轴向速度基本呈上升规律,进气孔角度为30°,轴向速度最大达到0. 60 m/s;优化后的气液分离器结构适用于含气体积分数区间为15%～30%,最佳分离效率为92. 6%。研究结果可为同向出流气液分离器的工程应用提供理论指导。 

【文章来源】：石油机械. 2020,48(02)北大核心

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

同向出流气液分离器结构示意图

为了分析同向出流气液分离器的内部流场特性及分离性能，构建了流体域模型。气液两相从切向入口进入，气相介质沿溢流管外的进气孔进入，从环状间隙(气相溢流口外壁至液相底流口外壁)流出。液相介质经过内锥流向底流腔，随后又从底流腔向上运移，最后从液相底流管流出。流体域模型的起始部分是从切向入口开始，经过内锥至底流腔，最后液相和气相从嵌套管开孔结构内同向出流。流体域模型及主要结构形式如图2所示。流体域模型尺寸参数:圆柱套管直径D1=75 mm，液相底流管外径D2=18 mm，气相溢流管外径D3=25mm，圆柱套管总长L1=1 365 mm，内锥长度L2=1 050 mm，底流腔长度L3=195 mm，套管式开孔结构长度L4=130 mm，内锥角度α=2°，进气孔开孔角度β=30°。2.2 网格划分

对同向出流气液分离器流体域模型进行网格划分，由于非结构网格可以对不规则外形区域进行离散并保证边界的初始准确度[9]，所以采用非结构网格完成流体域模型的网格划分。开展网格无关性检验，将流体域模型划分成网格数分别为465 782、654 230、808 566、1 063 252和1 157 462共5个不同数量等级，开展相同边界条件数值模拟研究，并以气相出口的气相体积分数来考核网格质量。当网格数增大到808 566时，气液分离器气相出口的气相体积分数基本不随网格数的增大而发生变化，最终选用的网格划分总数为808 566的流体域模型。网格模型划分结果如图3所示。网格检验结果显示网格有效率为100%。2.3 计算模型

【参考文献】：
期刊论文
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硕士论文
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本文编号：2970886