重力式气液分离器结构优化及分离性能数值模拟

针对石油开采过程中的高含气问题,油田通常采用重力式气液分离器将气相从气液两相流中分离出去,减少进入抽油泵流体的含气量,提高采油效率。通过运用CFD数值模拟方法对重力式气液分离器进行数值模拟,分析了重力式气液分离器工作原理,计算了重力式气液分离器结构参数对分离效果的影响,结果表明:重力式气液分离器外管内径、中心管外径是影响分离效果最主要的参数,外管内径越大、中心管外径越小分离效果越好。此研究成果可为设计和制造重力式气液分离器提供理论支持。     

重力式气液分离器的内流场CFD模拟

介绍重力分离的分离器.用CFD数值模拟方法,采用多相流模型中的欧拉-欧拉(Euler-Euler)的particle(Inhomogeneous)模型,且与实验结果吻合较好,说明该湍流模型和算法可行.同时用正交实验法设置模拟步骤,就分离因素之于分离效果进行统计对比,初步揭示分离因素的影响规律,可为进一步研究重力式气液分离器的结构优化提供参考.     

油田三相分离器优化改进设计

介绍了三相分离器的工作原理和主要结构,分析了分离器各内部构件对分离效率的影响,对国内外三相分离器的发展现状做了简要介绍;总结了分离器影响效率的主要因素,并对分离器的结构提出了改进.在结构改造的基础上,通过强度计算设计了一种新型的卧式重力三相分离器.     

钻井液重力式气液分离器的分离机理

文中应用多流体的概念,从多相流最一般的描述方法出发,对重力式气液分离器内的气侵钻井液进行合理简化。在此基础上,从微观角度对重力分离器内部混合液中的小气泡的运动机理进行探讨、研究,为重力式分离器性能预测分析、结构形式优化提供有效、简便的参考依据。     

高气液比工况的管柱式气液分离器分离性能研究

为了提高分离器结构紧凑性与分离稳定性,采用管柱式气液分离器进行高气液比工况下的气液分离操作。基于CFD数值模拟方法,运用雷诺应力模型对管柱式气液分离器内部流场进行模拟,运用离散相模型对液滴进行追踪,得到分离器内部的流场分布情况以及不同结构参数对分离器分离效率的影响。对具体工况下的管柱式气液分离器结构进行优化设计,为管柱式气液分离器在高气液比工况下的设计与应用提供参考。     

结构与操作参数对油水重力分离器性能的影响

在全面测定油水重力分离器内分散相油滴浓度的基础上,改变其结构参数和操作参数,对影响油水两相浓度分布的主要因素进行了对比试验.结果表明,在一定范围内,减小油水重力分离器的板长和板间距、增加板倾角、减小入口流量以及增加入口含油浓度均可使油水分离效果在一定程度上提高;在一定的范围内适当增加水相的沉降时间,可以改善油水混合物在重力沉降区域的层流状态;而在达到一定的沉降时间之后,样品中的含油量已趋于恒定,不能仅仅依赖于增大沉降时间来提高分离效果.     

两种不同入口形式的旋风分离器内流动分布的对比研究

采用试验测量与数值模拟相结合的方法对直切式和蜗壳式旋风分离器内气相流动的三维流场进行了对比研究.雷诺应力湍流模型对流场的计算结果与五孔球探针的测量结果基本相符.研究结果表明:蜗壳式与直切式分离器内的流场均呈现非对称性,涡壳式分离器内的流场相对较对称;蜗壳式和直切式分离器入口环形空间顶部的滞留层厚度分别为4mm和10mm,蜗壳式分离器环形空间最大速度出现在180°附近,直切式在45°附近.蜗壳式进口更适宜造旋,分离空间内切向速度比直切式大,气流旋转强度高.直切式分离器的排尘口处旋转气流的摆动幅度更大,容易产生返混夹带,从而影响分离效率.     

钻井液重力式除气器液封高度的定尺计算

重力式气液分离器常作为高密高粘钻井液除气系统的第一级分离设备,其处理能力应具有比较宽的适应范围.通过两种极端工况分析,确定气室压力是决定分离器液封高度和气液混合物的进口高度的重要参数之一,通过井口压力与井底压力关系,建立简单实用的环空返回钻井液的压力预测分析计算流程确定井口压力,从而可对液封高度进行较精确的工程计算,对此类分离器设计开发、现场应用时的选型都具有重要意义.     

撬装式三相分离系统的三维仿真设计

随着在主力油田边缘的滚动开发,灵活、移动的油田采出液分离装置成为主要角色。撬装式分离器是近年来备受工程界关注的一项新的便捷分离方法。本项目开发的撬装式三相分离系统可实现对油田采出液的气、液、固三相的分离。利用Solid Works三维建模软件完成该系统工作站、撬装式三相分离器的三维建模和整体工作过程的模拟。其中工作站建设包括抽油机机、沉降储罐等装配图模型,并组装成工作站模型;撬装式三相分离器包括三相分离器和撬装运输车辆等装配图模型。通过软件绘制零件图,组装成装配图模型,实现撬装式三相分离系统的整体工作过程的三维仿真模拟。     

单/双进口扩散式旋风分离器分离性能

利用Lagrangian和Eulerian法相结合的三维气粒两相流数值模拟方法,分别对单、双进口扩散式旋风分离器分离性能进行数值模拟。得出气体流量与压力损失的关系、气体流量与分离效率的关系、颗粒浓度与与压力损失的关系、颗粒浓度与分离效率的关系等四种曲线。结果表明:在相同颗粒浓度、相同气体流量下,双进口式分离器具有较小的压力损失,并且其流量适用范围较大。但在较低气体流量时,单进口式分离器具有较高的分离效率。而在较大流量时,双进口式分离器既具有较高分离效率又具有较低的压力损失。     

用于中药生产中沉降分离设备选型的探讨

针对中药生产中采用重力沉降、离心沉降进行固液分离的条件与可能性进行了讨论。以某中药药液为例，根据药液的特性，对分别采用重力沉降槽、旋液分离器和沉降离心机进行沉降时的沉降速度与时间进行了计算与分析，同时进行了实验测定对比，并分别对其优缺点进行了评述，提出了针对中药药液采用不同沉降分离方法与设备的看法。     

中储式制粉系统第一级煤粉分离器改造及数值模拟计算

中储式制粉系统中的第一级煤粉分离器(粗粉分离器),其结构及分离特性的好坏,对磨煤机的电耗、使用寿命以及燃烧等有重大的影响。现对第一级煤粉分离器内部的气固两相流进行了CFD模拟,通过增加最下级分离盘的直径和改变外圈动叶片的尺寸及角度,不会使系统阻力发生较大变化,而且会优化流场,改善分离效果。     

方形旋风分离器数值模拟研究

针对圆形旋风分离器空间利用率不高,安装后密封性能低等问题,提出一种柱锥式方形旋风分离器,并通过数值模拟对其流动特性、分离性能的影响机理进行研究。采用雷诺应力模型(RSM)和随机轨道模型(DPM),重点分析了该结构方形旋风分离器不同流量下流场压力分布和速度分布,及颗粒入射位置对颗粒运动轨迹的影响。结果表明:该结构旋风分离器流场特征与圆形旋风分离器近似,存在对分离性能有较大影响的二次流。在分离效果损失不大的情况下,在空间利用和安装排布上有明显优势。     

双蒸发管组冷风机重力再循环供液的试验研究

针对以往重力再循环供液制冷系统的气液分离器放置冷库外部造成冷量损失的问题,设计了带有双蒸发管组冷风机且气液分离器放置内部的重力再循环制冷系统并与直接膨胀制冷系统进行了对比试验,研究不同库温和不同冷凝温度对两种制冷系统的制冷量,压缩机功率等参数影响。结果表明,重力再循环采用双蒸发管组冷风机后,在库温-20,-25,-30℃工况下,相对于直接膨胀制冷系统的性能系数增加8.81%,9.27%和10.51%,在冷凝温度20,30,35℃工况下,相对于直接膨胀式制冷系统的性能系数增加5%～10%,因此带有双蒸发管组冷风机的重力再循环在低温下运行更具有优势。     

旋风分离器高温高浓度性能试验研究

为预测高温下浓度对旋风分离器分离性能的影响,选用一个直径为300mm的切流反转式旋风分离器在温度673K,入口浓度2-60g/m3范围内进行试验研究。试验用中位粒径为16.47μm的滑石粉作为粉料,试验测得了不同浓度下旋风分离器的分离效率与压降。结果显示,相同入口气液速度下,分离效率与压降均随浓度的升高而降低。     

基于射流准则的油气分离器设计计算研究

从喷油式空压机碰撞式油气分离器的分离原理出发,引入自由射流和冲击射流的计算方法和实验依据,论证分析油气分离器喷口直径、喷口流量、喷口速度、喷口与冲击挡板距离的计算关系和应用。在油气分离器的喷口到冲击挡板的复杂气液两相流的流场中,流场的自由射流段与冲击区相交的截面,是设计计算中用来确定油气分离器冲击速度的实际截面,这个结论对实际应用有重要指导意义。     

直流式旋风分离器参数优化仿真与试验

为了在产品方案设计阶段验证直流式旋风分离器性能,利用罗辛-拉姆特函数对试验粉尘(ISO 12103-A4)粒径分布进行拟合。利用Fluent软件对直流式旋风分离器进行性能仿真,为满足分离效率不低于85%,降低流阻的需求,利用Optislang软件对旋风分离器结构参数进行优化,结果表明:粉尘平均粒径为42.27 μm,粒径分布指数1.126;分离器入口粉尘浓度由1%增至5%,分离效率不变,流阻由31.09 kPa增大至31.45 kPa;旋流叶片螺距对流阻敏感度为99.7%,对分离效率敏感度为94.3%,旋流叶片长度对流阻不敏感但对分离效率有5.8%的敏感度;通过匹配旋流叶片螺距及叶片长度,实现流阻由31.09 kPa降到12.12 kPa,分离效率仅降低4.01%。
     

切流返转式旋风分离器设计方法的探讨

旋风分离器可以利用气态和固态两相流体之间的高速旋转运动,在离心力的作用下将固体颗粒从气流中分离出来。由于旋风分离器的结构简单、操作方便、价格低廉、设备紧凑、维修方便、无相对整体运动的部件,而且可以用于生态环保等行业里的分离与除尘装置,因此旋风分离器被广泛地应用在能源、化工、矿山、建材、食品、炼油等方面。本文探讨了切流返转式旋风分离器设计方法。     

一种新型高压旋风式油水分离器数值模拟研究

针对20MPa高压压缩空气的气液分离,在pg250油水分离器的基础上增加螺旋导流板结构,设计了一种新型油水分离器;在考虑液滴破碎和不考虑液滴破碎的情况下,分别运用CFX软件对该分离器内部气液两相流动和分离效率进行了数值模拟,并与其他学者的研究成果进行对比。模拟结果表明:考虑液滴破碎时的气液分离效率低于不考虑液滴破碎时的分离效率,液滴破碎显著影响气液分离器的分析效率;存在一个最佳进气速度,使分离效率最好;进气速度越大,分离器的压力损失越大。该新型油水分离器分离效率相比pg250油水分离器而言有了明显提升。     

基于Realinfo的撬装式三相分离系统的控制系统设计

撬装式分离器是近年来备受工程界关注的一项新的便捷分离方法。撬装式三相分离系统可实现对油田采出液的气、液、固三相分离。基于Realinfo设计的撬装式三相分离系统的控制系统,可以模拟系统作业过程,可实时观测沉降罐沉降时或分离时各数据变化情况,实现温度、压力、液位的观测、报警与控制。