【摘要】：旋流除砂器作為油氣田生產過程中的常用分離設備,其使用的安全性及實用性是制約其應用和發(fā)展的關鍵問題。本文采用FLUENT數值模擬與理論分析相結合的方法對不同結構參數下旋流除砂器的內部流場及壁面磨損情況進行了分析研究。主要研究內容和結論如下:(1)基于氣固分離原理,建立了旋流除砂器幾何模型。采用雷諾應力模型(RSM)、對流項的QUICK離散格式、壓力梯度項的PRESTO!格式和壓力速度耦合SIMPLEC算法對旋流除砂器氣相流場進行數值模擬計算,分析研究了氣相流場速度、壓力和湍流分布規(guī)律。(2)對旋流除砂器內的氣固兩相流進行了數值模擬,觀察顆粒運動軌跡可知粒徑的大小對運動軌跡和分離效率均有影響。通過氣固兩相模擬計算可知:除砂器壁面磨損部位嚴重區(qū)域主要在入口環(huán)形空間、分離空間筒體區(qū)域的螺旋磨損槽以及錐體末端區(qū)域。(3)利用建立的磨損模型,研究結構參數對旋流除砂器壁面磨損的影響。結果表明:排氣管插入深度的增長對環(huán)形空間壁面磨損呈下降趨勢,對筒體及錐體空間呈增加趨勢;隨著錐度的變小,筒體及錐體沿軸向向下磨損率逐漸降低;隨著入口面積的增大,環(huán)形空間的壁面磨損率逐漸減小。(4)模擬討論除砂器不同結構參數對旋流除砂器的壓力損失以及分離效率的影響:旋流除砂器壓降隨排氣管插入深度的加深而增大,隨筒體段高度增大而減小,隨錐度的增加而降低。旋流除砂器的分離效率隨著排氣管插入深度的增大而增大,隨著錐體錐度的增大而減小,隨著筒體段高度的增大呈先增大后減小趨勢。
[Abstract]:As a commonly used separation equipment in oil and gas field production, the safety and practicability of cyclone sand remover are the key problems restricting its application and development. In this paper, FLUENT numerical simulation and theoretical analysis are used to analyze the internal flow field and wall wear of swirling sand remover with different structural parameters. The main contents and conclusions are as follows: (1) based on the principle of gas-solid separation, the geometric model of swirl sand remover is established. The QUICK discrete scheme of the (RSM), convection term and the pressure gradient term are used in the Reynolds stress model. The numerical simulation of gas-phase flow field in swirl sand remover is carried out by using SIMPLEC algorithm, and the velocity, pressure and turbulent distribution of gas-phase flow field are analyzed and studied. (2) the gas-solid two-phase flow in swirling sand remover is numerically simulated. The observation of particle trajectory shows that the size of particle size has an effect on the motion trajectory and separation efficiency. The results of gas-solid two-phase simulation show that the serious area of wear on the wall of the sand remover is mainly in the entrance ring space, the spiral wear groove and the cone end area in the space cylinder area are separated. (3) the wear model is established. The effect of structural parameters on wall wear of cyclone sand remover was studied. The results show that the wall wear of annular space decreases with the increase of the insertion depth of exhaust pipe, and increases with the decrease of cone and cylinder space, and decreases gradually with the decrease of taper. As the entrance area increases, The wall wear rate of annular space decreases gradually. (4) the influence of different structure parameters of sand remover on the pressure loss and separation efficiency of swirling sand remover is discussed: the pressure drop of cyclone sand remover increases with the depth of pipe insertion. It decreases with the increase of the height of the cylinder and decreases with the increase of the taper. The separation efficiency of the cyclone sand remover increases with the increase of the insertion depth of the exhaust pipe, decreases with the increase of the cone taper, and increases first and then decreases with the increase of the height of the cylinder.
【學位授予單位】：西安石油大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TE935

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本文編號：2144125