油水旋流分离器内部流场的CFD模拟

采用计算流体力学数值模拟方法研究油水旋流分离器的内部流场,模拟出分离器内轴向速度变化规律,得到钻井液气液旋流器内部流场的特征。分析油水旋流分离器内部油相体积浓度分布,得到了油水旋流分离器内部流场的分布规律和油水两相流的分离特性,为油水旋流分离器的工艺设计提供了参考依据。     

旋流器内气液两相流动的理论分析

气-液旋流分离过程是气-液两相的三维强旋流运动。以漂移流动模型和颗粒轨迹方程为基础,采用欧拉-拉格朗日方法建立一种新的气液两相流动机理模型。该模型可以用来直接计算气液旋流分离器内部流场中连续相、分散相(液滴)的速度分布,通过计算能够预测旋流器内部的浓度分布,并通过对影响气液分离效率的主要原因——出口气体中的液滴夹带进行分析计算,预测旋流器的分离性能。     

脉动进料气液旋流分离器分离性能分析

为提高钻井液振动筛的气、固、液分离能力,一种以振动筛形成的脉动真空与压缩空气注入相结合的固液分离钻井方法被提出,在此基础上出现了一种采用脉动进料边界的旋流器。为分析旋流器的气液分离性能,需要探究其脉动进料条件下的最佳气液分离效率及其影响参数。为此,采用Fluent对稳定、脉动进料状态下不同结构参数的旋流分离器进行流动模拟,通过UDF函数设置脉动进料边界,并分析效率曲线得到脉动进料状态下分离器的最优参数。结果表明,脉动进料状态下的流场可以较好地实现稳定;采用频率为0.4 Hz的正弦脉冲进料气液分离效率最高,可达85.5%;在脉动进料状态下,其脉动不连续性会导致流场湍动能变大,径向压力降梯度降低,切向速度峰值降低。     

发泡原油气液分离器的设计

原油发泡使得油气分离效率低,造成很大的计量误差,并会对设备造成损害。针对发泡原油的特性,研制了发泡原油气液分离器。介绍了发泡原油分离器的整体结构、工作原理、技术创新以及内部构件的设计。分析了气液旋流器的数值模拟结果,并且优化了气液旋流器的结构。     

MVR系统中管柱式气液旋流分离器性能研究

机械式蒸汽再压缩技术中,蒸发器产生的蒸汽进入压缩机前需要进行气液分离,考虑到结构紧凑性与分离稳定性,本文提出采用管柱式气液旋流分离器进行此操作,对其进行了结构参数设计和Fluent数值计算。经过研究：发现溢流管和底流管尺寸对分离器性能影响较大,改变二者数值大小,当溢流管直径为50mm、底流管直径为40mm时,溢流管和底流管的气、液相体积分数可分别达到1,且满足文献中对于出口流速的要求;证明了分离器流场内外旋流与内旋流的运动规律,两者旋向相同,运动方向相反;相比较单入口,采用双入口的管柱式气液旋流分离器,内部流场参数分布高度对称,分离过程更加稳定;适当增加旋流器直径,可降低流体通过压降,缩短纯液相区与纯气相区间过渡区域,改善分离器性能。     

气液分离器的结构设计与流场分析

设计了一种新结构气液旋流分离装置,并介绍了该装置的结构特点、尺寸参数和工作原理。基于计算流体动力学软件Fluent,采用雷诺应力模型,模拟仿真了新型气液旋流分离器的内部流场分布。同时分析了不同分流比变化对分离器内气相浓度分布、压力和速度的影响规律。气-液分离器分离效率达到80%,说明新型气-液旋流分离器的除气处理效果优越。     

钻井液循环气液分离器作用效能研究

文中设计制作了一种气液旋流分离器,并将之组合应用于自主设计和建立的钻井液循环流动模拟实验装置。该气液旋流分离器采用筒体与内置锥体结合并具有侧斜向下进液管的构型,利用旋流分离原理实现气液分离。通过模拟实验详细研究了使用气液旋流分离器实现钻井液中气体分离的过程,考察了气液旋流分离器的分离效能以及流体流量、气流量、外接压力、流体黏度等因素对分离效能的影响。实验结果表明:在模拟实验运行条件下,气液旋流分离器的分离效能可达到90%。     

离心式气液分离器内流场的数值模拟与结构优化

基于计算流体动力学(CFD)方法,采用Gambit建模,利用Fluent软件,对常规立罐式离心气液分离器进行了模拟仿真。通过流场分析可以看出,流场对称性很差,底流出口附近气体含量较多,说明气液分离效果不好。通过结构优化,包括将底流出口改为正下方排液,单入口改为双入口结构,减小罐体直径,溢流管伸入分离器内部入口管之下,以及将分离器下端改为锥形结构等,改善分离器内部流场的轴对称性及气相体积分数分布情况,并提高分离器的净化程度。     

柱状气液旋流器压力场和速度场模拟分析

利用计算流体动力学(CFD)方法,采用流体力学软件FLUENT,针对柱状气液旋流分离器进行了内部流场、压力场和气相浓度的分析,得到了柱状气液旋流分离器的压力降分布特性和速度分布特性。揭示了入口位置及溢流口直径对柱状气液旋流分离器分离性能的影响。经研究发现:要使柱状气液旋流分离器具有低压力损失和高分离效率的综合性能,需要将入口位置和溢流口直径控制在一定范围。     

内锥式三相旋流分离器分离性能研究

采用Fluent软件对内锥式三相旋流分离器的内部流场进行模拟研究,分析了分离器的分离机理,在理论方面验证了使用该分离器对气液固三相进行分离的可行性.此外,通过室内实验研究明确了不同操作参数(包括入口流量、气液比和分流比)对分离效果的影响,并总结出了该结构尺寸分离器的最佳操作参数范围.     

旋流分离器流动机理及流动影响因素简介

旋流分离器是一种利用相间的密度差产生不同的离心力,进而完成气-液、液-液、气-固等分离的设备,具有结构紧凑、分离效率高、环境适应性强等优点,在石油、化工、矿山、煤炭等行业应用广泛。旋流分离器的流动机理研究在整个旋流分离器的研究过程中占据重要地位,其内部流场属于三维强旋湍流,流动复杂,对分离器流场进行充分的研究是指导分离器设计、提高分离性能的前提。本文将对旋流分离器的流场结构进行详细介绍,并就国内外学者关于分离器结构变化对流场分布的影响关系进行总结概括。这对加深对旋流分离器的认识,指导其优化设计具有重要的辅助作用。     

内锥式脱油旋流器流场分析与结构优化

采用流场模拟方法研究了内锥式脱油型水力旋流器的内部流场,其中湍流模型采用多相流中的ReynoIds应力模型,基本方程的离散和求解采用SIMPLEC算法,应用计算流体动力学(CFD)方法对内锥式脱油旋流器进行数值模拟,揭示了特性参数对旋流分离器性能的影响.     

ZYQ自控钻井液液气分离器的研制

ZYQ自控钻井液液气分离器相比于传统的液气分离器,筒体内增加了液位控制机构,使得原来气体从排液口直接排出的缺陷得到彻底的解决,同时实现了排液口阀门的自动控制,减轻了操作工人的劳动强度,更加满足钻井队安全生产的需要。     

除油型水力旋流分离器压降研究

采用各向异性k ε模型,用有限差分法,以SIMPLE算法为基础对旋流器内流场进行了数值模拟,通过数值计算得到了液液水力旋流分离器溢流管直径对压力降的影响、压降与流量的关系。通过算例与实验校验,得出各向异性κ ε模型能够模拟旋流器内湍流流场。     

旋流型气液分离器壁面小孔处气液相分离特性

旋流型管道气液分离器能够实现高气速下的气液分离,而壁面小孔处的相分离特性是决定分离器性能的重要因素。为优化气液分离器的结构与操作参数,文中应用计算流体力学(CFD)模拟方法,基于冷模实验验证,研究了旋流型管道气液分离器内部流场及小孔处的相分离特性。结果表明:气液分离器内两相流流型沿轴向由雾状流向环状流转变,在L/D≤1.0区域内(L为小孔的轴向位置,D为管径),壁面无液膜覆盖,液相分流系数随轴向距离的增加而增加,在L/D1.0区域内,液膜在壁面处形成,液相分流系数较高且稳定在0.007左右;增大小孔直径或小孔两侧压差,小孔内的液相分流系数增加,但分流比降低。研究结果可为旋流型管道气液分离器的优化设计提供理论指导。     

可用于MVR蒸发系统的气液分离器改进结构分析

针对常规气液分离器对微小液滴分离效率低的不足,提出一种可用于MVR蒸发系统的气液分离器结构,并采用数值模拟结合实验验证的方法对其分离特性进行研究。首先,利用数值模拟的方法分析了气液分离器内部流场和压力场,确定了影响分离效果最明显的位置,然后提出了在该位置加装不同数量3/4圆环形挡板的分离器结构。其次,模拟研究了此种新结构的分离效率和压降等分离特性以及挡板数量变化的影响规律。最后,通过实验验证的方法分析了数值模拟结果的可靠性和新结构的分离效果。研究结果表明：圆柱型筒体是影响分离器分离特性的关键部位,在气液分离器圆柱形筒体内部增加3/4环形挡板,能够增加物料切向运动的有效长度,降低物料的径向速度,从而显著提高微小液滴的分离效率,气液分离器整体压降却增加不多;而且随着环形挡板数量的增加,该结构气液分离器的分离效率和压降均明显提高。在本文计算条件下,加装3/4圆环形挡板的气液分离器结构,可以将直径在3 μm以下的液滴分离效率提高15%,而压降仅增加了200Pa。综合气液分离器效率和压降影响,加装两个3/4圆环形挡板的气液分离器性能最佳。     

磁场强化多相介质分离技术进展

概述了国内外基于磁场来强化非均相介质分离的研究进展,对相关的强化方法进行了分析和对比。根据磁场作用的非均相介质类别介绍了不同领域磁场辅助多相介质分离技术、设备及工作原理,如磁选机、涡电流分选机、重介质磁力旋流器、磁盘分离器、磁场辅助分离气-固旋流器、磁流化床等。根据应用领域可简要概括为磁场辅助固体分离（具有不同导磁性的固体）、气-固分离、固-液分离、液-液分离等。总结了磁场分布、磁场与颗粒作用、磁场与流场耦合的模拟方法,为磁场强化多相介质分离提供依据。针对普通设备分离能力存在的瓶颈问题,文中提出应综合考虑磁场与设备操作参数等因素以最大限度提高分离效率,应加强磁场与流场耦合研究并将磁场强化分离领域扩大至非磁性流体。     

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。     

轴流式脱气除砂三相旋流分离器操作参数优选

针对一种新型轴流式脱气除砂三相旋流分离器,利用数值模拟分析软件Fluent,对旋流器进行全流场数值模拟,研究得出了旋流器内部速度分布规律、压力降特性和气相、固相体积分数分布情况,对分离器进行变处理量和分流比(溢流、侧向)操作参数的对比分析,优选得出分离器最佳分离性能下的处理量、溢流分流比和侧向分流比分别为6.4m3/h、40%和4%。     

新型柱状气液旋流器内部流场的CFD模拟

利用CFD方法,采用流体力学FLUEN分析软件对柱状气液分离器(CGLC)内部流场进行了研究和分析。通过模拟分析,进行了结构改进,得到新型带稳流器的柱状旋流分离器合理结构模型。通过对气体的体积分数分布的对比分析,可以方便快捷地预测CFD模型的分离性能。