【摘要】：乳化狀態(tài)下油水分離是油田開發(fā)生產(chǎn)中必不可缺少的關(guān)鍵生產(chǎn)環(huán)節(jié),高壓電場(chǎng)下原油脫水是普遍應(yīng)用的高效油水分離技術(shù)之一,而其分離效率取決于分散相帶電液滴的聚并過(guò)程。因此,本文利用多物理場(chǎng)耦合軟件COMSOL對(duì)高壓電場(chǎng)液滴聚并過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算,并對(duì)關(guān)鍵影響因素進(jìn)行了分析。本文基于Cahn-Hilliard方程的相場(chǎng)方法,通過(guò)兩相流流場(chǎng)和電場(chǎng)的耦合作用,建立電場(chǎng)作用下分散相液滴行為模型。模擬了帶電液滴在高壓電場(chǎng)下的變形、運(yùn)動(dòng)及聚并過(guò)程。從微觀角度研究了電荷密度、電場(chǎng)力和流場(chǎng)的分布規(guī)律,探討了液滴變形和聚并原理。研究了影響液滴變形和聚并的眾多因素,模擬結(jié)果表明,在交流電場(chǎng)作用下,增大液滴直徑、電場(chǎng)強(qiáng)度和初始空間電荷密度,減小電場(chǎng)頻率、初始相對(duì)間距和連續(xù)相流速,均可增大變形度、變形振蕩幅度以及瞬時(shí)速度,提高聚并效率。并針對(duì)添加的空間電荷密度,從液滴瞬時(shí)速度及變形度的角度揭示其是如何影響聚并過(guò)程的。對(duì)比分析液滴帶電對(duì)不同工況下液滴聚并的促進(jìn)效應(yīng),結(jié)果表明液滴帶電能有效促進(jìn)液滴聚并,并證明初始空間電荷是通過(guò)提高液滴的瞬時(shí)速度來(lái)促進(jìn)液滴聚并的。本文利用數(shù)值模擬手段,從微觀分散相帶電液滴聚并的過(guò)程揭示了高壓電場(chǎng)下油水分離原理,可為油田高壓電場(chǎng)油水分離器的設(shè)計(jì)、工況設(shè)置等提供理論基礎(chǔ),指導(dǎo)油田的高效開發(fā)。同時(shí)也豐富了電化學(xué)研究理論。
【圖文】：

圖 1.1 液滴間偶極—偶極受力模型距為 l、鄰近兩端極化出相同電[13]計(jì)算：常數(shù)，，F(xiàn)/m；，m；，V/m ；，m；中心距，m。張力，N/m。滴直徑越大，越易發(fā)生發(fā)生“電且若破碎后的小液滴依然有相當(dāng)

但更有效率的聚并是液滴在電場(chǎng)力的域遷移的過(guò)程。隨著向電場(chǎng)密集區(qū)域遷移荷，最終體現(xiàn)為液滴偶極吸引力增大。因的聚并效率高于均勻電場(chǎng)的根本原因。在交流電場(chǎng)中。這是因?yàn)殡妶?chǎng)強(qiáng)度和方跟隨電場(chǎng)的周期發(fā)生極性、大小的變化，原位置附近的彈性振蕩。值得一提的是，械強(qiáng)度，提高液滴碰撞聚并幾率，從本質(zhì)壓呈正弦波形，電場(chǎng)大小、方向不斷變化逐漸增加的電場(chǎng)力，進(jìn)而發(fā)生拉伸變形呈界面張力的作用下回彈成球形。3-4 段、地由圓形-橢圓形-圓形循環(huán)變化，削弱了這種振動(dòng)，促使液滴碰撞發(fā)生聚并。
【學(xué)位授予單位】：東北石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TE624.1

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2608648