螺道式旋流分离器结构设计及数值模拟研究
发布时间：2021-01-03 12:08
针对日益增长的天然气需求,为了更好的开采和运输天然气,对天然气脱水问题的研究显得尤为重要。而旋流分离器作为一种高效的分离设备在天然气脱水领域受到了广泛的使用。本文基于气液旋流分离器的理论研究,设计了一种新型的旋流分离器——螺道式旋流分离器,并对这种旋流分离器进行了数值模拟研究,主要的研究结论如下:（1）根据大量研究学习定出了初始螺道式旋流分离器的结构尺寸和操作条件,使用Solidworks建立了初始的分离器模型。（2）使用FLUENT软件选择合适的模型分别对螺道式旋流分离器的气相流场和气液两相流场进行模拟。通过对数值模拟得到的流体运动形式,速度分布,压力分布以及气液相体积分布的研究,了解了这种分离器流场的相关规律。（3）基于初始的螺道式旋流分离器模型,在操作参数不变的情况下,对分离器结构参数变化同分离效率和压降的影响进行了研究,得出的结论为:随着螺旋圈数的增加,分离器的分离效率和压降都是增大的;随着螺旋线锥角的增加,分离器的分离效率是不断降低的,而压降是不断升高的;随着溢流口直径的增加,分离器的分离效率是先升高后降低的,而压降是不断降低的;随着溢流管插入深度的增加,分离器的分离效率是增...
【文章来源】：西安石油大学陕西省
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
静态旋流分离器（2）动态旋流分离器常见的动态旋流分离器如图1-2所示，内部有动态构件
第一章绪论32、旋流分离器按照不同的结构特型可分为：（1）静态旋流分离器常见的静态旋流分离器如图1-1所示，内部无动态部件。混合流体通过进料口以一定入口条件进入旋流分离器，混合流体在旋流腔体中因为重力和离心力的共同作用旋转分离。静态旋流分离器是在实际生产中使用面最广的。图1-1静态旋流分离器（2）动态旋流分离器常见的动态旋流分离器如图1-2所示，内部有动态构件。混合流体以一定入口条件从进料口进入动态旋流式分离器，通过电机电能转化使得旋转头将混合流体的轴向运动变为旋转运动，完成了混合流体的分离。图1-2动态旋流分离器1.3.2旋流分离器分离机理旋流分离器中流体运动基本形式如图1-3所示：混合流体以一定的入口条件进入旋流分离器中，在旋流腔壁面的作用下，混合流体运动轨迹发生改变，从直线运动变为了旋转运动形成了离心力场，同时在重力的作用下混合流体中密度较大的部分先以螺旋流
西安石油大学硕士学位论文4运动的方式再以螺旋涡运动的方式向下运动，形成了外旋流，密度较大的的部分顺着外旋流流动从底流口排出；而混合物中密度较小的部分由于旋流分离器下部旋流腔断面面积的不断收缩从而流速增大在旋转过程中渐渐的脱离了外旋流，以螺线涡的形式向旋流腔内部迁移，从而形成了内旋流，密度较小的部分顺着内旋流流动从溢流口排出。外旋流和内旋流是旋流分离器中最基本的流体运动形式[10,11]。图1-3旋流分离器中流体运动基本形式短路流是由于旋流分离器器壁摩擦阻力的影响，一部分混合流体向上沿着顶盖下表面向内运动到溢流管，再沿着溢流管外壁向下运动与内旋流汇合从溢流口直接排出，所以并没有经过分离，大大影响了分离器的分离效果。二次涡流是由于外旋流内迁到内旋流的混合流体来不及从溢流口完全排出，导致部分混合流体在分离器溢流管与旋流腔器壁之间由下而上再由上而下的反复循环运动，因此二次涡流又叫做循环流。一般情况下二次涡流起到了对混合液体的二次分离作用。零轴速包络面是外旋流和内旋流的分界面，是旋流分离器中流体运动轴向速度为零的轨迹（外旋流在逐渐内迁成内旋流的过程中运动方向发生改变，因此肯定有轴向速度等于零的轨迹点）。1.4螺旋结构旋流分离器简介螺旋结构常见的有螺旋管和螺旋片两种形式[12]。螺旋结构有着增强流动流体旋转速度的结构特性，螺旋结构的旋流分离器就是基于此诞生的。螺旋管的结构虽然简单，但是内部流场却十分复杂。和螺旋管结构通常是独立形式相比，螺旋片结构并不是独立存在的结构，通常有导流槽结构或者在圆筒内壁形成导流槽结构。螺旋结构对流体在旋流腔内的流动有导流作用还能同时提高流体流动的旋流速度，使得流体流动的流场比传统结构的旋流式分离器更加的稳定，从而
【参考文献】：
期刊论文
[1]高含硫天然气集气站三甘醇脱水工艺对比[J]. 杨冬磊,蒋洪,谢崇文,单永康. 石油与天然气化工. 2018(05)
[2]天然气脱酸工艺参数优化及节能研究[J]. 常学煜,李玉星,张盈盈,付禹,朱建鲁. 天然气化工（C1化学与化工）. 2017(03)
[3]天然气脱水方法综述[J]. 刘建勋,宁雯宇. 当代化工. 2015(07)
[4]组合式气液分离器的结构研究[J]. 王瑞,褚雅志,王领,刘燕,马晓迅. 现代化工. 2013(12)
[5]新型螺旋管气液分离器分离性能数值模拟[J]. 薛国民,郭婵,张永学,许欢,张新虎. 大庆石油学院学报. 2011(06)
[6]井下螺旋式气液分离器分离性能的数值模拟[J]. 王尊策,崔航,李森,徐艳,张井龙. 科学技术与工程. 2010(06)
[7]不同湍流模型在旋流器数值模拟中的应用[J]. 赵立新,朱宝军. 石油机械. 2008(05)
[8]变质量流量螺旋管内两相流数值模拟[J]. 龚道童,吴应湘,郑之初,郭军,张军,唐驰. 水动力学研究与进展（A辑）. 2006(05)
[9]旋风分离器两相流研究综述[J]. 刘子红,肖波,杨家宽. 中国粉体技术. 2003(03)
博士论文
[1]水力旋流分离过程数值模拟与分析[D]. 许妍霞.华东理工大学 2012
硕士论文
[1]渐开式旋流分离器结构设计及流场数值模拟的研究[D]. 宇世庆.西安石油大学 2017
[2]螺旋结构三相分离旋流器流场分析与结构优选[D]. 王圆.东北石油大学 2017
[3]螺旋片导流式分离器气液两相流的数值模拟与试验研究[D]. 周帼彦.南京工业大学 2003
本文编号：2954956
【文章来源】：西安石油大学陕西省
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
静态旋流分离器（2）动态旋流分离器常见的动态旋流分离器如图1-2所示，内部有动态构件
第一章绪论32、旋流分离器按照不同的结构特型可分为：（1）静态旋流分离器常见的静态旋流分离器如图1-1所示，内部无动态部件。混合流体通过进料口以一定入口条件进入旋流分离器，混合流体在旋流腔体中因为重力和离心力的共同作用旋转分离。静态旋流分离器是在实际生产中使用面最广的。图1-1静态旋流分离器（2）动态旋流分离器常见的动态旋流分离器如图1-2所示，内部有动态构件。混合流体以一定入口条件从进料口进入动态旋流式分离器，通过电机电能转化使得旋转头将混合流体的轴向运动变为旋转运动，完成了混合流体的分离。图1-2动态旋流分离器1.3.2旋流分离器分离机理旋流分离器中流体运动基本形式如图1-3所示：混合流体以一定的入口条件进入旋流分离器中，在旋流腔壁面的作用下，混合流体运动轨迹发生改变，从直线运动变为了旋转运动形成了离心力场，同时在重力的作用下混合流体中密度较大的部分先以螺旋流
西安石油大学硕士学位论文4运动的方式再以螺旋涡运动的方式向下运动，形成了外旋流，密度较大的的部分顺着外旋流流动从底流口排出；而混合物中密度较小的部分由于旋流分离器下部旋流腔断面面积的不断收缩从而流速增大在旋转过程中渐渐的脱离了外旋流，以螺线涡的形式向旋流腔内部迁移，从而形成了内旋流，密度较小的部分顺着内旋流流动从溢流口排出。外旋流和内旋流是旋流分离器中最基本的流体运动形式[10,11]。图1-3旋流分离器中流体运动基本形式短路流是由于旋流分离器器壁摩擦阻力的影响，一部分混合流体向上沿着顶盖下表面向内运动到溢流管，再沿着溢流管外壁向下运动与内旋流汇合从溢流口直接排出，所以并没有经过分离，大大影响了分离器的分离效果。二次涡流是由于外旋流内迁到内旋流的混合流体来不及从溢流口完全排出，导致部分混合流体在分离器溢流管与旋流腔器壁之间由下而上再由上而下的反复循环运动，因此二次涡流又叫做循环流。一般情况下二次涡流起到了对混合液体的二次分离作用。零轴速包络面是外旋流和内旋流的分界面，是旋流分离器中流体运动轴向速度为零的轨迹（外旋流在逐渐内迁成内旋流的过程中运动方向发生改变，因此肯定有轴向速度等于零的轨迹点）。1.4螺旋结构旋流分离器简介螺旋结构常见的有螺旋管和螺旋片两种形式[12]。螺旋结构有着增强流动流体旋转速度的结构特性，螺旋结构的旋流分离器就是基于此诞生的。螺旋管的结构虽然简单，但是内部流场却十分复杂。和螺旋管结构通常是独立形式相比，螺旋片结构并不是独立存在的结构，通常有导流槽结构或者在圆筒内壁形成导流槽结构。螺旋结构对流体在旋流腔内的流动有导流作用还能同时提高流体流动的旋流速度，使得流体流动的流场比传统结构的旋流式分离器更加的稳定，从而
【参考文献】：
期刊论文
[1]高含硫天然气集气站三甘醇脱水工艺对比[J]. 杨冬磊,蒋洪,谢崇文,单永康. 石油与天然气化工. 2018(05)
[2]天然气脱酸工艺参数优化及节能研究[J]. 常学煜,李玉星,张盈盈,付禹,朱建鲁. 天然气化工（C1化学与化工）. 2017(03)
[3]天然气脱水方法综述[J]. 刘建勋,宁雯宇. 当代化工. 2015(07)
[4]组合式气液分离器的结构研究[J]. 王瑞,褚雅志,王领,刘燕,马晓迅. 现代化工. 2013(12)
[5]新型螺旋管气液分离器分离性能数值模拟[J]. 薛国民,郭婵,张永学,许欢,张新虎. 大庆石油学院学报. 2011(06)
[6]井下螺旋式气液分离器分离性能的数值模拟[J]. 王尊策,崔航,李森,徐艳,张井龙. 科学技术与工程. 2010(06)
[7]不同湍流模型在旋流器数值模拟中的应用[J]. 赵立新,朱宝军. 石油机械. 2008(05)
[8]变质量流量螺旋管内两相流数值模拟[J]. 龚道童,吴应湘,郑之初,郭军,张军,唐驰. 水动力学研究与进展（A辑）. 2006(05)
[9]旋风分离器两相流研究综述[J]. 刘子红,肖波,杨家宽. 中国粉体技术. 2003(03)
博士论文
[1]水力旋流分离过程数值模拟与分析[D]. 许妍霞.华东理工大学 2012
硕士论文
[1]渐开式旋流分离器结构设计及流场数值模拟的研究[D]. 宇世庆.西安石油大学 2017
[2]螺旋结构三相分离旋流器流场分析与结构优选[D]. 王圆.东北石油大学 2017
[3]螺旋片导流式分离器气液两相流的数值模拟与试验研究[D]. 周帼彦.南京工业大学 2003
本文编号：2954956
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/boshibiyelunwen/2954956.html
