液液旋流分离器内流动偏心现象的试验研究

旋流分离器中空气柱(旋流中心)溢流端偏心反映了旋流分离器内流动的不对称性。通过试验研究表明，旋流分离器的操作参数对溢流端旋流中心的偏移的影响并不显著，而主要决定于旋流分离器的输入结构形式，随输入结构形式不对称性的增加，流动偏心的程度也在增加。揭示了液液(除油型)旋流分离器内流动不对称性对分离效率的影响，这对进一步提高旋流分离器分离效率具有重要的指导意义。     

入口含尘浓度变化对不同排气管结构PV型旋风分离器分离效率的影响

旋风分离器的入口浓度对其分离效率和压降有重要影响。在入口气流含尘浓度5～550 g/m3范围内,采用325目滑石粉,对直径500 mm的PV型旋风分离器进行了分离效率的实验测定,其中排气管的结构采用直筒型(A型),锥口型（B型）和大直筒型（C型）3种结构。实验结果表明,3种结构排气管旋风分离器分离效率均随入口浓度的增加而增加,当入口浓度大于150 g/m3时,分离效率上升幅度开始趋于平缓。旋风分离器入口浓度增加一方面使切向速度降低,分离能力下降,但另一方面使颗粒之间的团聚作用增大,惯性分离能力增大,分离效率增加,综合作用结果是分离效率提高,但逃逸颗粒的绝对量增大。实验结果也表明,排气管的结构对旋风分离器的效率影响较大,尤其是排气管直径,基于实验结果给出了入口浓度变化时旋风分离器分离效率的计算公式 ,该计算公式综合考虑了入口速度和排气管直径的影响。     

液-液水力旋流分离器结构筛选实验研究

对四段式旋流分离器的结构尺寸对性能的影响进行了实验研究,结果表明减小溢流孔径可提高分离效率,但会增加压力降;入口尺寸对旋流分离器性能的影响非常明显,随着人口截面的长宽比增加,旋流分离器的压力降减小,但分离效果也降低;旋流分离器入口当量直径越大,压力降越低,效果越差。随着小锥段角度增大,旋流分离器的压力降增大;小锥角变化对18μm以上的油滴的分离效果基本相同,对小于18μm以下油滴的分离效果有较大的影响。减小直径、延长尾管段能够提高旋流分离器的分离效率;但压力降相应增大。     

螺线型旋风分离器的结构改进研究

采用螺线型旋风分离器实验装置,考察了排气管插入深度、螺线通道延伸段对螺线型旋风分离器分离性能的影响。结果表明,随着排气管插入深度的增加,螺线型旋风分离器的分离效率先增后减,当排气管的插入深度与进气口高度相等时,分离效率最高;添加螺旋通道延伸段,可在压力降不变的情况下有效提高分离器的分离效率。在本实验条件下,与普通螺线型旋风分离器相比,在相同压力降时,改进后的螺线型旋风分离器分离效率可提升6%~10%,能除尽10 μm以上的颗粒,对2 μm以下的超细颗粒也有较好的捕集效果。基于边界层分离理论,建立了螺线型旋风分离器的粒级效率计算公式,计算值与实验数据吻合性较好。     

不同分离器组合应用情况分析

分离器在天然气集输处理的过程中起着至关重要的作用,不同分离器的组合也会产生不同的分离效果。采气分公司的分离器也由原来的二级分离增加到三级分离,本文通过对不同分离器组合的分离效果来对比不同分离器的分离效率和影响因素。     

两种不同入口形式的旋风分离器分离性能的对比研究

采用数值模拟和实验研究的方法比较了不同进气量下,相同入口面积的Stairmand型和轴流导叶式旋风分离器的压降、分离效率和内部流场。结果表明,进气量648 m3/h时,轴流导叶式分离器内切向速度小于Stairmand分离器,进气量1080 m3/h时,轴流导叶式分离器切向速度较大;本实验条件下,轴流导叶式分离器可以明显增加内部流场的对称性和稳定性,削弱环形空间纵向环流和短路流现象;Stairmand型分离器分离效率随进气量先增大后减小,轴流导叶式分离器的效率则一直增加,且进气量小于1080 m3/h时,Stairmand型分离器分离效率较高,进气量大于1080 m3/h时,轴流导叶式分离器分离效率较高;相同进气量下,轴流导叶式分离器压降基本小于Stairmand型分离器。     

轴流式气-液旋流分离器分离特性

针对内部设有中心体的轴流式气-液旋流分离器,根据液滴在分离器内部旋流场的受力情况,建立分离器分离效率模型。实验发现,当液滴直径大于10 μm时,通过理论模型求得的液滴粒级分离效率与实验值吻合较好;在一定气速范围内,减小导流叶片出口角、增加中心体直径以及减小排气管直径均能够提高分离效率,即对于一定结构的分离器,存在相应的临界气速能够使分离器的分离效率达到最大值,随气速继续增大,分离效率呈下降趋势。根据实验结果提出分离器在不同工况下的设计准则,当气速高于临界气速时,为保证分离器分离效率,维持较低压降,设计导叶出口角为45°,中心体直径与筒体直径比为0.5,排气管直径与筒体直径比为0.85,分离器长度与筒体直径比为3。当入口气速低于临界气速时,可根据理论模型对分离器结构参数进行调整。     

一种新型导叶式油水分离器

油井开采后期,含水率越来越高,对井下油水分离器提出了更高的要求。现阶段的离心式油水分离器分离效率并不理想,为进一步提高分离效率,提出了一种新型导叶式油水分离器。该分离器利用放置在流道内的叶轮部件,在分离器内形成旋转流场,在离心力的作用下,轻质油聚集在管道中心形成油芯,重质流体靠近壁面,通过引出口将油芯排出,从而达到离心分离的目的。采用可视化的试验方法,借助高速摄像机,以水和白油为工作介质,研究了叶片入口角度为40°、45°和55°时,不同流速和水相出口压力对分离段内油水运动轨迹和分离效率的影响。试验结果表明:叶片出口角度55°时的分离效果优于40°和45°;在含油率一定的情况下,流速低于1.17m/s时分离器有较高的分离效率,当流速超过1.17 m/s时,水相出口含油率显著增加;在高流速下,提高分离器水相出口压力能够明显提高分离效率。研究结果可为油水分离器的进一步优化设计提供参考。     

离心式旋风分离器性能试验

操作参数是影响离心式旋风分离器分离性能的主要因素.通过试验的方法对离心式旋风分离器开展研究,发现流量变化对分离效率和压力降的影响较大,随入口流量增加,压力降呈近线性增加趋势;且流量增大有利于气液充分分离,但流量过大分离效率呈下降趋势,其最佳流量为200～350 m3/h;入口浓度对分离效率和压力降影响较小,随入口浓度增加,分离效率和压力降略有增加.     

斜切双进口旋风分离器流场及分离效率的数值模拟

提出一种斜切双进口旋风分离器,并用RSM模型对该分离器的三维流场和分离效率进行数值模拟。结果表明：斜切双进口型式旋风分离器很好地改善了单进口直切式旋风分离器流场的不对称性,减小了内部的局部涡流;随着倾斜角度的增加,其切向速度、轴向速度均呈现先增加后降低的趋势,在倾斜角度为12○ 时轴向速度达到峰值,倾斜角度为10○ 时切向速度达到峰值,压降也呈现先增加后降低的规律,但最大值也远远小于单进口型式,径向速度变化不明显;斜切式双进口旋风分离器可以有效提高旋风分离器的分离效率,其最佳倾斜角度为10○。