【摘要】：在油氣混輸泵中,螺旋軸流式多相泵可在保證高含氣率的流體輸送的情況下兼顧高效率,是近年來(lái)油氣混輸技術(shù)的研究重點(diǎn)。而氣液兩相的分離情況對(duì)該泵的輸送性能影響較大。所以研究螺旋軸流式多相泵內(nèi)部氣液兩相的分離規(guī)律對(duì)提高泵的混輸性能極為重要。為了探究螺旋軸流式多相泵內(nèi)的混輸特性以及泵內(nèi)氣液兩相流動(dòng)的分離規(guī)律,借助FLUENT 15.0數(shù)值模擬軟件對(duì)自主設(shè)計(jì)的螺旋軸流式多相泵進(jìn)行模擬計(jì)算。多相流模型選擇mixure模型,氣相為空氣,液相選擇水。在探究螺旋軸流多相泵的混輸特性過(guò)程中,分別假設(shè)氣相為可壓縮與不可壓縮,并對(duì)泵進(jìn)行模擬分析。最終得到氣液兩相輸送過(guò)程中的分離狀態(tài)以及該分離導(dǎo)致的壓力和速度分布情況。發(fā)現(xiàn)當(dāng)氣液兩相分離以后,氣相將會(huì)聚集葉輪葉片背面出口處。該聚集會(huì)會(huì)產(chǎn)生兩種后果,一種是若聚集的氣相隨流體一起流動(dòng),氣相聚集的地方會(huì)形成低壓區(qū)。當(dāng)流體進(jìn)入固定部件以后,會(huì)因?yàn)樵摰蛪簠^(qū)的存在而產(chǎn)生二次回流。另一種是氣相聚集以后不隨流體一起流動(dòng)而堵塞在流道內(nèi),這會(huì)使得葉輪對(duì)流體的做功能力急劇降低,嚴(yán)重影響泵的輸送性能。氣液分離特性是螺旋軸流多相泵最重要的混輸特性。因此對(duì)氣液分離機(jī)理進(jìn)行研究,并從中獲得降低氣液分離的手段具有重大的研究意義。通過(guò)改變氣相直徑,入口含氣率以及氣相的壓縮性等條件,對(duì)流道內(nèi)的流動(dòng)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè),獲得氣液兩相流動(dòng)在流動(dòng)過(guò)程中定量的變化規(guī)律。再?gòu)牧黧w受力的角度出發(fā),分析了兩相分離的具體原因以及影響分離的因素。得出結(jié)論,氣液兩相因?yàn)殡x心力的作用而產(chǎn)生分離,氣相受到的黏性力以及在分離初期受到的Basset力會(huì)抑制這種分離卻無(wú)法制止。而當(dāng)兩相分離以后,氣液兩相的不均勻分布產(chǎn)生的壓力差將會(huì)增強(qiáng)兩相之間的分離。從計(jì)算結(jié)果來(lái)看,影響氣液分離的因素有黏性、氣相直徑、壓縮性、壓力梯度、氣液兩相的相對(duì)速度等。
【圖文】：

獲得了越來(lái)越多的重視。海上產(chǎn)出的原油時(shí)一種多相混合物，其主要物質(zhì)是氣和油且混合有少量的水和砂石等[1]。傳統(tǒng)的海上石油開(kāi)采工藝是在原油剛被開(kāi)采出來(lái)時(shí)在海上平臺(tái)或者是在海底便將混合的原油進(jìn)行分離，再分別將油和氣輸送到陸地上方法由于需要在海底或者是海上平臺(tái)上搭建油氣分離裝置，一方面對(duì)技術(shù)的要求，另一方面，，也會(huì)增加分離成本。而混輸技術(shù)卻可以將混合了油氣混合物的海上原行輸送，不用再搭建分離裝置，因此既可以節(jié)省原油開(kāi)采出來(lái)后的輸送成本，也節(jié)搭建分離設(shè)施所占用的時(shí)間，可以大大降低經(jīng)濟(jì)成本和時(shí)間成本。多相混輸泵是混術(shù)中特別重要的一環(huán)。多相混輸泵由于其可以輸送多相混合介質(zhì)，因此可以用來(lái)輸有氣液兩相混合物的海上原油。通過(guò)對(duì)多相流動(dòng)規(guī)律的研究和分析，國(guó)外已經(jīng)開(kāi)發(fā)以連續(xù)輸送含氣率從從 0 到 1 的原油介質(zhì)[2]。而螺旋軸流式多相泵由于其可以保證流量條件下輸送多相流時(shí)的效率不至于降得太低，因此對(duì)該泵的研究分析在海上石運(yùn)的混輸技術(shù)上，是一大熱點(diǎn)和重點(diǎn)。螺旋軸流式多相流泵在結(jié)構(gòu)上介于軸流泵與壓縮機(jī)，因此該泵兼具軸流泵和壓縮一些特點(diǎn)。該泵在 1984 年在法國(guó)出現(xiàn)以后，由于其源于海神計(jì)劃，因此也被稱作泵。又因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)特點(diǎn)及輸送的介質(zhì)為多相流，因此又常被稱為螺旋軸流式多相流旋軸流式多相流泵的樣機(jī)總裝圖如圖 1.1 所示。

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本文編號(hào)：2646015