离散相入射位置对旋流器分离性能的影响研究

采用欧拉-拉格朗日方法(DPM)对液-液分离水力旋流器内部油滴运移轨迹及其分布规律进行了数值模拟分析,对油滴由旋流器入口截面不同位置进入旋流器的运移情况进行研究。得出在离散相油滴入口不同位置进入旋流器时其运移轨迹有所不同,且呈现出一定的规律性,结果表明:(1)油滴由入口处轴向上距上盖板2~2.5 mm区域进入时,易形成影响旋流器分离性能的短路流、盖下流、循环流等;(2)油滴由入口截面右下方区域径向0~0.5 mm轴向上0~7.6 mm区域内进入旋流器内时,其运移轨迹均由底流口逃逸。由此外的其它区域进入旋流器内的油滴粒子,较易被溢流口捕获;(3)可通过控制离散相油滴在旋流器入口处的入射区域,减少底流逃逸率从而提高旋流分离性能。     

液-液水力旋流器分离效率深度提升技术探讨

为解决微小粒径分散相分离效率不高,制约水力旋流器分离效率深度提升的问题,本文以液-液水力旋流器为分析对象,在总结已有理论及研究成果基础上,分别从影响旋流分离效率的关键物理因素,包括分散相在旋流场内的停留时间、分散相粒径、分散相距轴心旋转半径、分散相切向旋转速度以及旋流分离工艺系统五个方面出发,首先对已有提升旋流分离效率的水力旋流器串联工艺、分散相粒径聚结器、小直径旋流分离器及增强切向速度的动态水力旋流器等技术措施进行分析总结,并在此基础上提出了促进旋流分离效率深度提升的新型技术方案,为液-液两相以及固-液、气-液、气-液-固等多相混合介质的高效旋流分离器设计及系统优化提供一定理论及技术支撑。     

聚结破碎模型在水力旋流器模拟中的应用与对比

为研究不同聚结破碎模型对油水分离水力旋流器内油滴粒径分布特性的影响,以双锥式水力旋流器为研究对象,采用计算流体动力学方法加载群体平衡模型,开展12种不同聚结破碎模型组合方案的数值模拟研究。通过开展室内分离性能及粒度分析实验对不同方案模拟结果进行筛选及验证。结果表明:luo聚结与luo破碎组合模拟得出的旋流器底流口油滴粒径体积分数最高在320μm处,占比为45%,与实验结果最接近,说明采用luo-luo组合模型模拟旋流器内油滴的聚结破碎特性较准确。旋流器内油滴粒径值由轴心到边壁呈环形对称的减小趋势,而湍动能变化呈环形对称的增大趋势;不同操作参数条件下luo-luo组合方案的质量效率模拟结果与实验值呈现出较好的一致性,均随入口处理量与溢流分流比的增大先升高后降低,且在处理量为5.23 m~3/h,分流比为30%时,质量效率达到最大值94.6%。     

导叶式旋流器内油滴运动迁移规律的数值模拟

为考察导叶式旋流器内油滴的运动状态及迁移规律,采用欧拉-拉格朗日方法(离散相模型)对旋流器内的离散相油滴的运动进行研究,得到了油滴的运动迁移轨迹及最终迁移结果,并通过分析油滴群的分离概率,得到了油滴的粒级效率数学模型.在此基础上,进一步分析了旋流器内油滴聚结与破碎作用随油滴粒径的变化规律,结果表明:(1)油滴在旋流器内...     

含油污水旋流分离器性能研究

对油水分离用水力旋流分离器的分离性能和压力降进行了实验研究,分别考察了进料流量,进料含油量,油滴聚结器对分离效率的影响.同时,考察了进料流量,溢流比,溢流管直径对旋流分离器的压力降的影响.     

直流多管式旋流分离器的分离性能实验研究

设计了一种直流多管式旋流分离器,并对其进行了性能实验和结构改进。结果表明,直流多管式旋流器整体的阻力系数相对较小,约50左右;气液分离效率随流量和含液浓度的增大皆呈现明显的增大趋势,说明影响分离器效率的主要因素是离心力场的强弱和细小颗粒的逃逸,其在较高流量下分离效率可达90%左右。在原分离器的基础上在排气室内加了丝网聚结器,阻力特性变化很小,增加了对细小颗粒的聚结分离能力,分离效率提高了5%～10%。     

旋流分离器在乙二醇脱盐过程中的模拟研究

应用计算流体力学(CFD)模拟研究了旋流分离器内液固(乙二醇-NaCl)两相分离过程.应用RSS雷诺应力湍流模型、DPM离散相颗粒模型,建立液固两相分离模型,研究了旋流器结构、固相颗粒粒径、操作条件对颗粒分离效率、压降的影响.结果表明:采用优化的旋流分离器,粒径大于35μm的NaCl颗粒分离效率可以达到99.6％以上.     

入口形式对旋流器内油滴聚结特性影响研究

以等截面双切向入口旋流器以及轴向进液螺旋导流入口旋流器为研究对象,采用Euler-Euler双流体模型与群体平衡模型(population balancemodel, PBM)耦合方法,对两种旋流器结构开展数值模拟及分离性能实验,分析两种入口结构对旋流器内油滴聚结特性及分离性能的影响。结果表明:当处理量在2～6 m3?h-1、溢流分流比在10%～30%时,切向入口旋流器分离效率略高于轴向入口旋流器,两种结构最高效率均在99%以上;切向入口旋流器在入口通道内几乎不发生聚结现象,而轴向入口旋流器螺旋入口流道内聚结现象明显且沿流道方向逐渐增强;入口油滴粒径在20～50μm时,切向入口旋流器溢流口油滴粒径分布在91～98μm,底流口油滴粒径分布在87.5～91μm,两出口处油滴粒度分布均大于轴向入口旋流器,对油滴呈现出了较好的聚结效果。     

脱气除油旋流系统流场分布及分离特性

目前我国大部分油田已进入高含水阶段，且采出液中常带有大量伴生气，采用旋流分离法实现采出液高效分离对于简化陆上油田地面处理工艺及提升海上平台经济环保的采出液处理技术具有重要意义。脱气除油旋流系统由GLCC型气液分离器和油滴重构旋流器串联组成，设计的目的是在保证高效脱气的同时进一步改善对小油滴的去除效果，实现油气水三相高效分离。本文基于计算流体动力学（computational fluid dynamics，CFD）方法，利用种群平衡模型（population balance model，PBM）模拟油滴破碎与聚结，对脱气除油旋流系统内部流场特性及粒度分布进行模拟分析，并采用数值模拟与试验相结合的研究方法，对比分析不同含气体积分数和气相出口分流比对脱气除油旋流系统分离性能的影响规律。结果表明：含气体积分数与气相出口分流比对脱气除油旋流系统分离效率的交互作用较显著，在研究范围内综合脱气效率和除油效率可以得到，含气10%、20%、30%的最佳分流比分别为25%、30%、35%，数值模拟结果与试验结果吻合良好，验证了数值模拟方法的可靠性。另外，含气体积分数越大，油滴重构旋流器的油滴分层重构现象越明显，油滴重构旋流器可以在一定程度上改善含气情况下油水分离效果差的现象，脱气除油旋流系统对油气水三相分离的适用性较好。     

注气对油水分离水力旋流器流场影响模拟分析

采用雷诺应力湍流模型、混合模型和离散相模型对注气型油水分离水力旋流器进行数值模拟,得到其内部流场的速度分布和油滴粒子运动轨迹,分析对比了注气前后进口流量、分流比和充气量对分离效率的影响,数值计算结果与文献实验值进行了比较。结果表明,充气后流场速度增加,油滴粒子逃逸时间缩短,旋流器分离效率提高5%~10%,在一定条件下气浮对旋流分离起到强化作用。