本文選題：三相分離 + 流場特性��； 參考：《東北石油大學》2017年碩士論文

【摘要】：本文研究了三相分離的研究背景及其分離方法,包括沉降分離、離心分離和碰撞聚結(jié)分離技術(shù),介紹了這些分離技術(shù)的分離原理、分離特點。主要研究了旋流分離技術(shù)在三相分離上的應用與發(fā)展,進而闡述了三相旋流分離技術(shù)對實現(xiàn)油氣水三相分離的可行性,介紹了其研究現(xiàn)狀�；诔Ｒ�(guī)雙錐油水分離旋流器對油水分離效果顯著和內(nèi)錐式水力旋流器對氣相分離有利的兩大優(yōu)勢,設(shè)計出帶有螺旋結(jié)構(gòu)的油氣水三相分離旋流器。應用三維建模軟件SolidWorks和計算流體力學軟件Fluent對三相分離旋流器的初始模型進行網(wǎng)格獨立性檢驗,確定建模方案,得到旋流器結(jié)構(gòu)模型。在模型結(jié)構(gòu)優(yōu)選設(shè)計時把旋流器結(jié)構(gòu)參數(shù)分為兩部分,外部分離一段和內(nèi)部分離二段(常規(guī)雙錐油水分離旋流器模型),通過單一因素法確定內(nèi)部分離二段在研究范圍內(nèi)的最優(yōu)結(jié)構(gòu)后,利用正交手段對外部分離一段進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化,并得到氣相溢流口橫截面積、氣相溢流管伸入長度、螺旋結(jié)構(gòu)導程、螺旋結(jié)構(gòu)高度、螺旋結(jié)構(gòu)頭數(shù)對氣、油兩相分離效果的影響規(guī)律和影響程度。同時通過數(shù)值模擬對比初始結(jié)構(gòu)和優(yōu)選后的結(jié)構(gòu),研究分析了三相分離旋流器的速度分布、壓力損失分布和氣油兩相的體積分數(shù)分布。對螺旋結(jié)構(gòu)三相分離旋流器操作參數(shù)的影響規(guī)律進行了研究。對旋流器的主要操作參數(shù),包括流量、氣相分流比和油相分流比進行了數(shù)值模擬研究,對其速度分布、壓力損失分布和氣油兩相的體積分數(shù)分布情況進行了對比分析。設(shè)計了室內(nèi)試驗的方案,并通過對螺旋結(jié)構(gòu)三相分離旋流器進行室內(nèi)試驗和數(shù)值模擬分析,得出旋流器外筒內(nèi)部有無螺旋結(jié)構(gòu)、螺旋結(jié)構(gòu)棱的橫截面積形狀和流量、氣相溢流分流比和油相出口分流比對水相出口壓力損失、氣相分離效率及水相分離效率的影響。
[Abstract]:In this paper, the research background and separation methods of three-phase separation are studied, including sedimentation separation, centrifugal separation and collision coalescence separation. The separation principle and characteristics of these separation techniques are introduced. This paper mainly studies the application and development of cyclone separation technology in three-phase separation, and then expounds the feasibility of three-phase cyclone separation technology to realize oil-gas-water three-phase separation, and introduces its research status. Based on the two advantages of conventional double cone oil-water separation hydrocyclone and the advantages of internal cone hydrocyclone for gas-phase separation, a oil-gas-water three-phase separation cyclone with spiral structure is designed. Three dimensional modeling software SolidWorks and computational fluid dynamics software Fluent are used to verify the grid independence of the initial model of the three-phase separation cyclone. The modeling scheme is determined and the structure model of the cyclone is obtained. The structure parameters of the hydrocyclone are divided into two parts in the optimal design of the model structure. External separation stage and internal separation stage (conventional two-cone oil-water separation hydrocyclone model), after determining the optimal structure of the internal separation stage in the study area by single factor method, the structure of the external separation stage is optimized by orthogonal method. The influence of cross sectional area of gas overflow nozzle, the length of gas overflow pipe, the lead of spiral structure, the height of spiral structure and the number of head of spiral structure on the separation effect of gas and oil were obtained. At the same time, the velocity distribution, pressure loss distribution and volume fraction distribution of the gas and oil phases are studied and analyzed by comparing the initial structure and the optimized structure by numerical simulation. The influence of operating parameters on three-phase separation hydrocyclone with helical structure is studied. The main operating parameters of hydrocyclone, including flow rate, gas phase distribution ratio and oil phase distribution ratio, are numerically simulated. The velocity distribution, pressure loss distribution and volume fraction distribution of gas-oil phase are compared and analyzed. The indoor test scheme is designed, and through the indoor test and numerical simulation analysis of the spiral structure three-phase separation cyclone, it is concluded that there is no spiral structure in the outer cylinder of the cyclone, the cross sectional area shape and flow rate of the spiral structure edge are obtained. The effects of gas phase overflow ratio and oil phase exit ratio on the pressure loss of water phase exit, gas phase separation efficiency and water phase separation efficiency.
【學位授予單位】：東北石油大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TE937

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本文編號：1983213