T型管油水分离特性数值模拟

采用Mixture多相流模型研究T型管内油水两相流动特性,研究了入口含油率、出口分流比、入口速度、支管段长度、主管出口段长度等因素对T型管分离效率的影响.结果表明,支管与主管连接处存在油相聚集及油水分离现象,其中主管油相聚集主要由重力分层导致,而支管油相聚集主要是密度差导致的离心分离.入口位置含油率对T型管的分离效率影响大,随入口含油率增大,T型管的分离效率降低,T型管适用于含油率较低的油水混合物的分离.支管分流比越大,T型管分离效率越高,生产现场可考虑在主管出口段采取节流措施以提高T型管的分离效率.T型管分离效率对支管段及主管出口段长度不敏感,T型管可仅按制造安装要求设计.     

T型管内油水分离特性的CFD-PBM数值模拟

目前关于T型管内油水分离特性的数值模拟大多采用Euler-Euler多相流模型,考虑管内油滴粒径分布及其对油水分离特性影响的研究工作尚未见报道。对T型管内的油水两相流动情况和分离特性进行了CFD-PBM数值模拟,并进行了室内实验以验证模拟结果的准确性。结果表明,T型管内油滴粒径随流体流动方向具有逐渐增大的趋势;增大来液中的油滴粒径分布可以有效提高油水分离效率,反之当来液中的油滴粒径较小时,油水两相在T型管内不易分离,相分配比始终与分流比几乎相同;分流比、Reynolds数等操作条件对油水分离效率的影响程度与油滴粒径密切相关,应慎重选取适当的操作条件以保证T型管的油水分离效率。     

T型管内油水分离特性的CFD-PBM数值模拟

目前关于T型管内油水分离特性的数值模拟大多采用Euler-Euler多相流模型,考虑管内油滴粒径分布及其对油水分离特性影响的研究工作尚未见报道。对T型管内的油水两相流动情况和分离特性进行了CFD-PBM数值模拟,并进行了室内实验以验证模拟结果的准确性。结果表明,T型管内油滴粒径随流体流动方向具有逐渐增大的趋势;增大来液中的油滴粒径分布可以有效提高油水分离效率,反之当来液中的油滴粒径较小时,油水两相在T型管内不易分离,相分配比始终与分流比几乎相同;分流比、Reynolds数等操作条件对油水分离效率的影响程度与油滴粒径密切相关,应慎重选取适当的操作条件以保证T型管的油水分离效率。     

油水混合流电磁分离装置分离特性的仿真研究

使用Fluent欧拉-欧拉多相流模型对电磁力作用下的油-海水混合流进行了数值模拟,并对电磁分离装置的分离特性进行了详细分析。分析结果表明:油水分离率随入口速度及油珠体积分数的减小而增大,随油珠粒径的增大而增大,并且存在一定的电磁力密度使其达到最大。入口速度及入口油珠体积分数越小、电磁力密度及油珠粒径越大,收油口含油率越高、排污测含油率越低。     

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。     

油水重力分离过程油滴浮升规律的实验研究

在测定油水重力分离器内分散相油滴的浓度、粒度及中位粒径分布的基础上,分析了各区域内油滴的浮升规律. 结果表明,入口区域油水混合液的湍流程度较大,两相存在较充分的纵向掺混,在100 mm高度以上区域,油相相对浓度均达到0.9以上;斜板和平板区域内油相浓度较高,小油滴聚结成大油滴,在50 mm高度处,中位粒径由10 mm升至30 mm以上;平板区域油膜更新速度较慢,流动性较差,聚结效果不及斜板区域;重力沉降区域内流场相对平稳,油相相对浓度多集中于0.4~0.6之间,大油滴已基本浮升至顶部油层得到分离;隔油板前方区域存在涡旋流,部分区域油相相对浓度约升高了0.02,中位粒径增大了1 mm左右,出现返混现象.     

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。     

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。     

含气条件对井下油水分离旋流器性能影响的数值模拟

为探究气体对井下油水旋流器性能的影响规律,针对新型螺旋流道倒锥式旋流器,采用Fluent软件对气液比分别为0.01、0.03、0.05、0.08、0.10时旋流器的油相分布进行模拟分析。通过对比分析发现:不含气时旋流器的分离效率为89.31%;在结构参数和分流比不变的条件下,旋流器分离效率随气液比的增加呈降低趋势,气液比为0.10时,分离效率为36.90%;气液比越大,溢流口的油相体积分数越小,底流口的油相体积分数越大;溢流口和底流口的压力损失随气液比的增大而递减。     

超重力水力聚结分离器流场分析与性能评估

采用离散相模型以脱油型水力旋流器为研究对象,分析了不同粒径油滴粒子在旋流场内的运移轨迹,得出随着粒径的增大旋流器的粒级效率逐渐升高。基于油滴运移轨迹设计了一种水力聚结旋流分离装置,可在旋流分离前端通过水力聚结使小颗粒油滴聚并成大颗粒油滴,进而增强旋流分离性能。开展室内试验对水力聚结分离器的分离性能和适用性进行验证。结果表明:粒径在100～900μm范围内随着油滴粒径的逐渐增大,旋流分离效率逐渐升高;水力聚结器可在油滴进入旋流分离器前使油滴碰撞聚结致使离散相油滴粒径分布增大,从而提高旋流器分离效率,其最佳入口进液量在4. 12m~3/h左右,最佳分流比为20%。     

油水重力分离器的数值研究

采用FLUENT商用软件,对重力式油水分离器入口、斜板、平板以及重力沉降区域内流场和浓度场进行了数值分析,并考察了分离器结构参数、操作参数以及油品的物料性质对分离效果的影响。研究发现,分离器的分离效果良好,分离器的水力特性有待提高;分离器内板间距、板倾角和板长存在最优值;油品黏度越小、密度越小、粒径越大,分离效果越明显;混合物入口流量越大、混合物中油相体积分数越小,分离的过程越难实现。本工作为进一步开发高效紧凑的卧式油水重力分离设备提供了参考。     

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 …     

硅氧烷油气旋流分离器流场特性及性能优化

为提高油气旋流分离器对硅氧烷油滴的回收效率及减少能量损失问题,通过CFD数值模拟和响应曲面法研究了排气管直径、排气管深度和入口速度对分离效率和压力损失的影响,结果表明：入口速度和排气管直径对分离效率和压降影响较大,且入口速度和排气管直径的交互作用比较明显,当压力越大时,硅氧烷油滴的分离效率不一定越高,入口速度越大,旋流场内油滴的破碎现象越显著,部分粒径较小的油滴会随内旋流进入排气管而逃逸,导致分离效率降低。当入口油滴粒径在0.5～10μm范围内变化时,优化后的分离效率提高了2.32%,压降降低了0.293kPa。研究结果可为油气旋流分离器的实际应用提供参考。     

重力式除油罐除油效果影响因素数值模拟研究

不同物性参数的待处理水质会对除油罐的除油效果造成不同程度的影响。针对此问题,采用CFD的专业分析软件Fluent模拟了除油罐内部不同的油水性质流体的流场分布。把除油罐的集水口处油相浓度与进水口处油相浓度的比值作为除油率,来衡量除油罐除油效果的优劣。通过比较不同油滴粒径、水相粘度、油相粘度、沉降时间下油水混合物的水相浓度曲线和除油率来衡量除油罐对油水混合物的分离效果,得出在一定范围内,油水混合物的油滴粒径越大、水相粘度越低、沉降时间越长,除油罐的除油率越高。     

聚结构件结构对重力分离器油水分离性能的影响

为考察聚结构件结构对油水重力分离器分离性能的影响,在理论分析的基础上,采用错搭波纹板、开孔波纹板以及网状波纹板进行了室内实验研究,并从停留时间、油相浓度分布、分离效率、聚结结构前后油相浓度及中位粒径差等方面进行了全面对比。结果表明,网状波纹板结构对小液滴具有较好的聚并作用,能显著提高油水分离效果,缩短停留时间;开孔波纹板次之,而错搭波纹板效果最差。实验发现,良好的亲油疏水性、具有足够的油滴上浮通道以及与混合相具有较大的接触面积,是性能优良的聚结结构所应具备的三个条件。上述工作为进一步开发高效紧凑的油水重力分离设备提供了依据。     

分流比对旋流器油水分离性能影响的模拟研究

应用计算流体动力学(CFD)方法,针对不同分流比对旋流器油水分离性能和压力特性的影响进行模拟研究,利用指数坐标系对比分析了分流比对旋流器的速度、压力降、压降比和分离效率的影响及其变化规律。通过分析发现,分流比变化主要影响旋流器内部轴向速度分布,压降比随分流比的增大线性增加,而综合效率随分流比的增大先增大后降低,当分流比为20%时,所设计旋流器的综合效率最高,且质量效率和简化效率均高于95%。     

CFD技术在油气分离器选型和设计中的应用

利用CFD数值模拟方法,气相采用RNGκ-ε湍流模型,油滴相采用随机轨道模型,对油气两相流在一次油份内的流动分布进行研究,分析油滴在分离器内的运动轨迹及分离机理。计算结果表明:油气分离器的长径比越大其分离效果越好;当入口速度较大时,增大分离器容积可提高分离效率;当入口速度较慢时,即使增大容积其分离效果也不会得到明显的改善;分离器入口速度越大分离效果越理想。在工程应用中,利用以上分析结论进行选型和尺寸设计的油气分离器可以满足实际要求,并取得理想的分离效果,同时验证了采用的方法切实可行。     

充气水力旋流器用于油水分离的试验研究

研究了充气量、进料量、分流比以及底流出口压力等主要操作参数对充气水力旋流器分离效率影响的规律 ,得出了较好的工况点 ;与相同结构参数的未充气旋流器的分离性能进行了对比 ,结果表明 ,充气旋流器能明显改善油水分离条件 ,具有较宽的操作弹性和较高的分离效率 ;同时用库尔特粒径分析仪分别测定了它们进口和底流口油滴的粒径分布 ,发现在旋流器中充入空气 ,强化了气浮 ,能够进一步分离更细粒径的油滴。     

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%。     

基于离散相模型的用于高含硫天然气旋风分离系统内部流场数值研究

高含硫气田开发到后期会出现含水量增多的问题,需进行脱水预处理。设计了两级旋风分离系统,采用数值模拟方法,分析了不同粒径颗粒在不同入口速度下的轨迹、分离效率和分离器压力与速度场。结果表明:粒径越小受入口速度的影响越明显。10、30μm颗粒分离效率达100%,5μm颗粒分离效率达96%,内部压力与速度场具有较好的对称性。