导叶式液液旋流器内油相浓度分布数值模拟

采用雷诺应力模型（RSM）和双流体模型对导叶式液液旋流器内的油相浓度分布进行数值模拟,考察了操作参数、物性参数和空气柱对油相浓度分布的影响,将模拟所得分离效率与实验结果进行对比,可靠性得到验证。结果表明：油水两相流场中,油相浓度随径向位置的增大而减小,随轴向位置的减小而减小;结合Stokes定律分析,发现在入口流速增大、油水密度差增大和入口油相浓度增大时,油相更易向轴心处聚集由溢流口排出,有助于提高分离效果;空气柱的存在从根本上改变了旋流器内原有油水两相的浓度分布规律。     

水力旋流器流动特性的数值模拟研究

本文采用双流体模型以及RSM雷诺应力湍流模型,以油水混合液为介质,对水力旋流器的油水分离过程进行模拟。研究结果表明:旋流腔为预分离段,使油水两相粒子达到径向上的规律性分布,起到主要分离作用的是锥段,使油水两相分别从不同的出口排出。通过改变水力旋流器的入口段角度,分析入口角度变化为旋流器分离效率的影响,结果表明:旋流器的入口角度对分离性能的影响不可忽略,当β=0°和β=45°时分离效率较高,当β=60°时分离效率最低。     

倒锥注气强化井下油水分离水力旋流器性能研究

为了进一步提高井下油水分离水力旋流器的分离性能,提出一种倒锥注气式井下油水分离水力旋流器结构,开展倒锥注气对油水分离性能影响研究。利用数值模拟和实验研究相结合的方法,对不同注气量、含油浓度、分流比、入口流量等操作参数下的流场分布特性和油水分离效率进行分析。结果表明,随着注气量的增加,分离效率呈现先升高后降低的趋势,当注气量为2.034 m³/d时,分离效率达到最大值98.52%;当水力旋流器的入口含油浓度为0.75%、分流比为40%、入口流量为5.4 m³/h时,可获得水力旋流器的最佳分离效率为99.51%,较注气前提高了1.11%。针对注气后的井下油水分离水力旋流器开展室内分离性能实验研究,数值模拟和实验结果呈现相同的变化趋势,验证了倒锥注气强化分离性能的可行性及数值模拟结果的准确性。     

重力油水分离器分离效果的实验研究

通过实验分析了影响重力油水分离器分离效果的因素,实验结果表明:入口流速越低,油滴粒径越大,油水分离效果越好;聚结构件对重力油水分离器分离效果具有明显影响,平行蛇形板构件和平行波纹板构件更有利于提高油水分离效率;本实验采用平行蛇形板构件或平行波纹板构件,在入口流速为0.5m/s、搅拌转速为200r/min的条件下,水出口含油量低于0.5%,油出口含油率接近50%,具有良好的油水分离效果。     

电磁分离装置内油水两相流流动分离特性

介绍了油水混合液在电磁场下的分离过程原理,建立了电磁场油水分离物理及数学模型,并进行了油水分离特性模拟研究,重点研究磁场强度、电流密度、入口流速、油滴粒径等关键因素对油水分离过程和流动特性的影响。结果表明:其他条件不变时,随磁场强度或电流密度的增大,分离效果增强,且存在一个临界电磁力值,只有当实际电磁力大于临界电磁力时,才能实现预期的分离效果;随入口流速的增大,油水混合流在电磁场中的分离作用时间减少,分离效果减弱;随油滴粒径的增大,分散油相受到的浮力增大,分离效果增强。     

高海拔地区水力旋流器旋液分离过程CFD模拟与结构优化

针对氯化钾冷结晶器溢流液分离问题，提出使用水力旋流器进行固液分离。采用CFD数值模拟方法对水力旋流器的分离过程进行计算，研究在高海拔地区下水力旋流器筒径、溢流口直径、入口流速、锥角等因素对其流动特性和分离性能的影响。结果表明：筒径Dc=200 mm时分离效果最好；溢流口直径d0的增大会使分离效率与压降减小；增大入口流速会使分离效率先上升再下降，且压降随入口流速增大而增大；锥角α减小，水力旋流器分离效率增加并且压降减小，海拔高度的改变基本不改变水力旋流器的分离效率与压降。经分析可知：当Dc=200 mm、d0=56 mm、α=10°、入口流速为9 m/s时，粒径在20μm以上的颗粒分离效率可以达到80%以上，此时压降为0.26 MPa，整体性能最好。     

倾斜入口流道的水力旋流器数值模拟分析

研究入口流道带倾角的水力旋流器模型,用GAMBIT软件建模并划分网格,运用FLUENT软件对其油水分离情况进行数值模拟,分析了传统直入口流道与带倾角入口流道的区别。发现倾斜入口模型压力降明显降低,有助于降低旋流管能耗。倾斜入口模型模拟中,底流处油的浓度较低,分离效果较好。     

污水处理流程中离心泵对油滴剪切状况的实测分析

油滴粒径大小是影响旋流器油水分离效率的关键因素之一。通过对油田旋流器污水处理流程中离心泵入口和出口油滴粒径的测定 ,认为离心泵对大于 1 50 μm的原油油滴的剪切率约为 81 % ,对小于 1 50μm的原油油滴的剪切率约为 57%。     

含油水处理用水力旋流器供液动力结构形式研究

为了适应各种小型、可移动水力旋流器的油水分离需要 ,从优选其结构方案的布置设计、改善其分离形式、增加其流场旋流强度、提高其分离效率入手 ,着重对其入口旋流供液动力结构及出液口处油水分离形式作以改进。通过大量研究发现所研制的水力旋流器有很好的分离性能。     

除油旋流器内油滴粒径的分布

引　言随着油田水处理技术的发展 ,除油旋流器的使用越来越普遍 .油滴粒径是影响油水分离旋流器性能的一个重要因素 ,它直接影响到旋流器的分离效率及含油污水处理能力 ,防止油滴破碎是油水分离旋流器研究者们共同感兴趣的问题 ,本文研究了旋流器进口粒径变化与旋流器各段分离效率之间的关系以及进口流量、分流比等对旋流器各段边壁油滴粒径的影响 .1　实验装置实验流程如图 1所示 .清水由螺杆泵输送 ,通过螺杆泵可以调节旋流器的进口流量 .油由计量泵注入螺杆泵入口管线中 ,与水充分混合 ,通过调节计量泵的流量可以调节油水混合物的油含量 …     

并联旋风分离器的旋流稳定性分析

分别选用2台和4台直径300 mm的相同PV型旋风分离器作为分离元件,共用进气管、集气室和排尘室,以中心对称方式组成两种并联分离器,并通过数值模拟比较单分离器与两种并联方案中各分离元件气相流动的特点. 气体介质为常温常压空气,入口气速15~30 m/s. 结果表明,2台或4台并联时各分离元件流量偏差分别不超过0.35%和0.28%,压降最大偏差为0.79%和0.43%,流量分配均匀,灰斗内窜流返混不明显,且4台并联时效果更好. 4台并联时分离元件排尘段的稳定性指数比2台并联或单分离器降低过半,旋流稳定性显著增强. 对称排列的分离元件在公共灰斗中会形成具有自稳定性的对称涡系,对分离元件内旋进涡核的摆动有约束作用,旋流稳定性增强.     

差异旋风分离器并联性能测量及流场分析

通过改变旋向和芯管直径,设计了3种差异旋风分离器,并按中心对称方式组成了3种并联方案：相同分离器、旋向差异分离器和芯管差异分离器并联。在冷态实验装置上,测量了单分离器和并联分离器的性能,并利用FLUENT软件分析了并联分离器的流场。结果表明,并联分离器的效率均高于单分离器,且效率-气速曲线未出现“驼峰”;与相同分离器并联相比,旋向交替变化时并联总压降较小,分离效率也更低,但各分离器流量分配均匀,未发现“窜流”现象;当芯管有差异时,并联总压降增大,各分离器进口流量分配不均匀,且进、出口流量平均相差6.0%,公共灰斗中存在“窜流”,旋流稳定性变差,效率降低。为了保证并联分离器的性能,应采用相同分离器对称并联的方式。     

Experimental and Numerical Investigations of a Dual‐Stage Cyclone Separator

Cyclone separators can be utilized in parallel to increase particle collection efficiency. However, this leads to a maldistribution problem that causes separation performance deterioration. To improve the flow distribution, a dual‐stage multicyclone separator (DSCS) was designed, containing a tangential‐inlet circle pathway cyclone array, an axial‐inlet radiation pathway cyclone array, and a cylindrical outer chamber. Experimental and computational fluid dynamics results revealed the gas‐particle flow distribution through multicyclone arrays. Effects of flow distribution on particle deposition were investigated experimentally. Particle trajectories inside the cyclone separators were also observed. The multicyclone array proved to generate a uniform inlet velocity distribution. The proposed cyclone separator can be considered as an option to accomplish dilute gas‐particle separation.     

Characteristics of the collection efficiency for a double inlet cyclone with clean air

Two single inlet cyclones and a double inlet cyclone were designed and fabricated to evaluate, and compare, their collection efficiencies. Two single inlet cyclones had different inlet sizes and vortex finder diameters. The double inlet cyclone had two inlet parts that divided the cyclone inlet in two. Clean air was introduced to the inlet near the cyclone wall, and particle-laden air was introduced to the inlet away from the cyclone wall. This double inlet made the clean air swirl in the region near the vortex finder, and the particle-laden air swirl in the region close to cyclone wall. The performance of the double inlet cyclone was evaluated at various clean air flow rates, keeping the particle-laden air flow rate constant.The collection efficiency of the double inlet cyclone was found to be 5–15% greater than that of the single inlet cyclone with the same inlet size and vortex finder diameter. As the flow rate of clean air was increased, the collection efficiency increased. This result indicates the possibility of achieving higher collection efficiencies with a double inlet cyclone.     

Effect of multi-inlet flow on particle classification performance of hydro-cyclones

The effect of multi-inlet flow on particle classification performance of hydro-cyclones was examined experimentally and via a simulation study. Cut size of the type A cyclone with two inlets flow indicated smaller cut size and sharp separation performance compared to the standard cyclone. Numerical simulation indicated a nearly uniform rotational fluid velocity profile for the type A cyclone. On the other hand, the standard cyclone showed a non-uniform rotational velocity profile near the inlet part of the main flow. The type B cyclone with a small additional flow injection area, showed smaller cut sizes as the flow rate of the additional flow increased. The type B cyclone showed smaller cut size compared to the standard cyclone without the additional flow. The use of a multi-inlet cyclone is quite effective at improving particle separation performance compared to the standard one.     

三产品重介质旋流器研究的历史性跨越

介绍了一种新型的三产品重介质旋流器专利产品,通过改变一二段旋流器的布置形式、连接方式以及内设螺旋导流装置等,使一段旋流器内已形成的分选床层平稳过渡到二段旋流器内,进一步改善二段旋流器的分选条件;设计人员从系统工程角度,首次提出“真正的三产品旋流器”的研究思路,打破了现有三产品旋流器是由两个二产品旋流器简单组合的传统模式;该旋流器具有分选精度高、压力损失低、处理能力大等优点。     

基于Fluent的井下油水分离和润滑过程中新型润滑元件设计分析

为解决含水稠油采输时油水分离和降黏减阻的问题,采用Fluent软件对井下油水分离和润滑过程进行数值模拟,并设计出一种新型的润滑元件,使其能就地安装,形成高质量油水环状流,有效控制采出液的含水率,提高含水稠油井采收率,并降低后续原油处理成本。固定入口流速为0.6m/s,分流比为0.5,进行润滑元件结构的单因素分析。结果表明：流体在溢流口处径向速度极小,说明形成的油核几乎不存在偏心现象,轴向速度的存在有利于形成清晰的油水界面,从而利于形成高质量的油水环状流,经过元件的流体分离出部分水后轴向速度也得到了提升,有利于提高原油采收率。进行与仿真模拟相同工况下的室内实验,通过改变流速观察润滑元件的压降值与流型的变化情况。结果表明：合理的入口流速范围内,采用雷诺应力模型（RSM）与混合多相流模型（Mixture）计算模拟润滑元件内部流场情况具有较高的可信度。     

紧凑型气浮装置油水预分离区结构选型的数值研究

采用计算流体软件Fluent对4种不同预分离区结构的紧凑型气浮装置(CFU)的油水分离性能进行了数值研究. 在建立稳定可靠计算模型的基础上,分析了给定设计流量和入口含油率情况下4种预分离区结构型式的除油率及油相分布情况,并研究了入口处理量和含油率变化对CFU除油率的影响. 结果表明,同种预分离区结构型式下除油率与处理量和入口含油量有关,处理量给定时,除油率随入口含油率增加而增大,入口含油率给定时,除油率随处理量增加而降低;在设计流量4 m3/h和入口含油率2000 mg/L条件下,中心柱锥通筒喇叭口朝上结构的综合除油性能最好,除油率达87.13%,且具有较大的操作弹性.     

断续流对旋流器油水分离效率影响的实验研究

目前,大部分井下油水分离的旋流器由地面游梁式抽油机通过抽油杆柱提供能量,这样进入旋流器流量产生断续现象。通过实验证明断续流流量的不连续性使旋流器油水分离效率下降5％以内,存在一定负影响;溢流含油浓度越高,断续流对旋流分离效率的负影响也越大,所以井下油水分离过程中,不能偏面追求过高的溢流口含油浓度,提高分流比F与入口含油浓度C_i比值,减小断续流对分离效率的影响。     

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。