柱状旋流分离器结构与油气分离效率研究

发布时间：2022-12-04 09:03

　　柱状气液旋流分离器（GLCC）作为一种新型的气液分离器,与传统分离器相比,具有分离效率高、占地面积小等优点。但在实际应用中,常会出现气液两相互相夹带的现象,影响分离性能。本文通过数值模拟,对传统结构的柱状气液旋流分离器进行结构改进研究。根据某文献数据建立GLCC几何模型,划分六面体非结构化网格,分析流体速度分布随网格数的变化,确定采用25万网格进行数值模拟,切向速度和轴向速度分布符合旋流分离器中组合涡的特点,将模拟结果与实验结果对比,最小误差为9.1%,最大误差为13.0%,证明数值模拟方法是合理的。分别对传统结构GLCC以及底部增设圆锥和圆锥台的改进结构GLCC进行数值模拟,结构改进后,分离效率由70.2%分别提高至72.4%和74.1%,压降由0.0212 MPa分别降低至0.0205 MPa和0.0206 MPa。采用正交试验的方法研究溢流口直径、底流口直径、入口高度、圆锥台底面半径、圆锥台高度5个结构因素对气液分离效率和压降的影响,根据正交结果的极差分析,确定各因素对于分离效率指标的影响排序为溢流口直径、底流口直径、圆锥台高度、入口高度、圆锥台底面半径,对于压降指标的影响排序为... 

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 GLCC机理模型研究现状
        1.2.2 GLCC流场特性研究现状
    1.3 主要研究内容
第2章 柱状气液旋流分离器结构
    2.1 入口管
        2.1.1 入口结构形式
        2.1.2 入口倾角
        2.1.3 入口个数
        2.1.4 入口位置
        2.1.5 入口管直径
        2.1.6 喷嘴结构
    2.2 筒体
        2.2.1 筒体长度
        2.2.2 筒体直径
    2.3 出口管
    2.4 本章小结
第3章 柱状气液旋流分离器数值模拟方法及验证
    3.1 数值模拟方法
        3.1.1 模型建立和网格划分
        3.1.2 基本假设
        3.1.3 多相流模型
        3.1.4 湍流模型
        3.1.5 边界条件设置
        3.1.6 求解设置
    3.2 数值模拟合理性验证
        3.2.1 网格无关性验证
        3.2.2 计算结果收敛判断
        3.2.3 计算结果合理性验证
    3.3 本章小结
第4章 柱状气液旋流分离器结构改进
    4.1 传统结构柱状气液旋流分离器数值模拟
        4.1.1 数值模拟方法
        4.1.2 模拟结果分析
    4.2 结构改进及分离性能对比
        4.2.1 改进结构柱状旋流分离器几何模型及网格划分
        4.2.2 传统结构与新结构分离性能对比
    4.3 多结构因素的正交设计数值模拟
        4.3.1 正交试验基本概念
        4.3.2 正交试验目的
        4.3.3 设计正交表
        4.3.4 正交试验结果分析
    4.4 本章小结
第5章 操作参数及物性参数对分离性能的影响
    5.1 入口流量
        5.1.1 入口流量对气液分离效率的影响
        5.1.2 入口流量对压降的影响
    5.2 入口含气率
        5.2.1 入口含气率对分离效率的影响
        5.2.2 入口含气率对压降的影响
    5.3 液相粘度
        5.3.1 液相粘度对分离效率的影响
        5.3.2 液相粘度对压降的影响
    5.4 气泡直径
        5.4.1 气泡直径对分离效率的影响
        5.4.2 气泡直径对压降的影响
    5.5 本章小结
第6章 结论与建议
    6.1 结论
    6.2 建议
参考文献
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]下倾管段塞流液塞速度特性研究[J]. 耿耿,何利民.  化学工程. 2016(09)
[2]排气管插入长度对旋流分离器分离性能的影响[J]. 周凯,罗小明,梁健,何利民,韩孟霞.  石油机械. 2016(04)
[3]管柱式旋流分离装置现场研究与应用[J]. 赵玉东,李强新.  中国石油石化. 2015(14)
[4]小长径比组合立管的液塞耗散作用[J]. 王立满,何利民,罗小明,王以斌.  化学工程. 2015(03)
[5]柱状分离器结构改进及实验研究[J]. 周云龙,倪志勇.  化工机械. 2014(05)
[6]含稳流器组合气液分离器分离性能试验研究[J]. 宋晓飞,余波,邓万权,吉海洋,程丽,林伟兰.  科学技术与工程. 2013(29)
[7]气液旋流分离器切向入口数量优化的数值模拟[J]. 周云龙,米列东,杨美.  矿山机械. 2013(10)
[8]柱状旋流分离器零轴速面分布特性模拟分析[J]. 陈建磊,何利民,罗小明,王鑫,王立满,杨东海.  化工学报. 2013(09)
[9]柱状旋流分离器旋转涡核边界分布特性[J]. 陈建磊,何利民,罗小明,吕宇玲,韩梦媛,杨东海.  中国石油大学学报(自然科学版). 2013(04)
[10]水力旋流器流场大涡模拟及其结构改进[J]. 郭雪岩,王斌杰,杨帆.  排灌机械工程学报. 2013(08)

博士论文
[1]静电旋风分离器气相流场的数值模拟及实验研究[D]. 张吉光.东华大学 2005

硕士论文
[1]一类七因素混合正交表的存在性[D]. 王亚娟.河南师范大学 2016
[2]利用CFD方法预测长喉颈文丘里湿气流量测量模型[D]. 赵轶.天津大学 2012
[3]内锥式柱状气液旋流分离器结构设计及优化[D]. 尤佳丽.东北石油大学 2012
[4]油—气—水三相分离旋流器流场特性研究[D]. 周俊鹏.东北石油大学 2011
[5]低渗油藏CO2近混相驱提高采收率机理研究[D]. 徐阳.中国石油大学 2011
[6]影响气井分离效率的因素研究[D]. 岳行行.中国石油大学 2010



本文编号：3707976