本文依據(jù)旋流分離器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、分離效率高等突出的優(yōu)點(diǎn),通過(guò)改造普通水力旋流器的頂端出口結(jié)構(gòu)以提高分離效率,即在除砂器的溢流管處安裝螺旋導(dǎo)流葉片,利用計(jì)算流體力學(xué)fluent模擬軟件和理論分析研究液-固螺旋式水力旋流器頂端出口的結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)除砂器分離效率的影響。首先依據(jù)水力旋流器的分離原理以及螺旋導(dǎo)流葉片的結(jié)構(gòu)特性建立初始幾何模型,然后進(jìn)行網(wǎng)格劃分和邊界條件的設(shè)置。采用RSM雷諾應(yīng)力模型模擬研究液體的流場(chǎng)內(nèi)部分布規(guī)律,用二階迎風(fēng)格式和SIMPLEC算法對(duì)分離器內(nèi)兩相中的速度、壓力和湍流分布進(jìn)行模擬研究,利用fluent模擬軟件對(duì)內(nèi)部流場(chǎng)分析后,通過(guò)與普通直筒式旋流器進(jìn)行分析對(duì)比,從切向速度、靜壓力和湍流分布方面比較得出螺旋式旋流器在分離性能上的優(yōu)越性。再綜合利用Solidworks畫(huà)圖軟件和fluent模擬軟件的特性,改變除砂器出口處螺旋導(dǎo)流片的結(jié)構(gòu)參數(shù),通過(guò)數(shù)值模擬研究分析得出在其他結(jié)構(gòu)參數(shù)不變的情況下,隨著螺旋片厚度的增加,分離效率先增后減;隨著螺旋葉片圈數(shù)的增加,旋流器的分離效率增大;隨著螺旋式葉片的螺距增大,除砂器的分離效率先增后減;導(dǎo)葉片傾斜度為4.2度的時(shí)候,除砂器的分離效率... 

【文章來(lái)源】：西安石油大學(xué)陜西省

【文章頁(yè)數(shù)】：75 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

一般除砂器結(jié)構(gòu)

螺旋導(dǎo)流槽的形式。螺旋導(dǎo)流槽的主要作用是可以起到對(duì)流體提速的效果，另一方面還有對(duì)流體流動(dòng)導(dǎo)向的作用，這樣可以使得內(nèi)部流場(chǎng)的擾動(dòng)影響更校此外，螺旋導(dǎo)流槽的導(dǎo)流作用會(huì)使溢流口處的湍流加強(qiáng)影響流場(chǎng)的穩(wěn)定性，究其原因主要是由于多相混合進(jìn)入螺旋槽會(huì)使其流體的流動(dòng)方向和流態(tài)發(fā)生巨大變化，從而影響分離效果。通過(guò)對(duì)螺旋式旋流分離器中的流場(chǎng)分布研究，影響分離效果的因素主要是內(nèi)部的旋轉(zhuǎn)半徑和流體進(jìn)入旋流器的流速。與螺旋管那種特殊且獨(dú)立的結(jié)構(gòu)相比，螺旋槽結(jié)構(gòu)則是與旋流器筒壁和溢流管直接相接，一般導(dǎo)流槽如圖1-2所示。圖1-2螺旋導(dǎo)流槽結(jié)構(gòu)Macierewicz等人申請(qǐng)專利保護(hù)的圓柱段帶螺旋導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的旋流器[20]。因?yàn)楣桃悍蛛x中的溢流管插入位置在旋流器的圓柱旋流段，在此旋流段，流體在溢流管與圓柱段之間是向下運(yùn)動(dòng)的，螺旋葉片就安裝在這個(gè)環(huán)型通道內(nèi)。從上面開(kāi)始有兩片葉片，葉片與旋流器軸線方向的夾角從開(kāi)始時(shí)的10°逐漸變?yōu)?4°，這一段叫做過(guò)渡段，據(jù)稱這種過(guò)渡段的葉片結(jié)構(gòu)不致于引起明顯的附加壓降而又能保證過(guò)渡段的總高度比較合適。其后就是葉片與旋流器軸線方向的夾角保持不變的螺旋導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的作用包括兩個(gè)方面：首先是可以減少短路流的影響，有效抑制了旋流器頂端處短路流對(duì)旋流器的分離影響；另一種作用就是減少了流體撞擊產(chǎn)生的能量損失，這是因?yàn)閭鹘y(tǒng)旋流器中切向進(jìn)入的流束與分離室中的渦流流束的流速分布具有不相容的性質(zhì)會(huì)產(chǎn)生流體能量的損失，而帶有導(dǎo)向葉片的旋流器中，流體從旋流器入口進(jìn)入再直到底流口，在導(dǎo)向葉片的作用下渦流的發(fā)展很充分，從而對(duì)流場(chǎng)的擾動(dòng)很校1.3.2除砂器分離效率的性能指標(biāo)（1）分離效率分離效率是用來(lái)衡量旋流器分離固體顆粒的能力大小，是指分離后的顆粒占總流入顆粒?

西安石油大學(xué)碩士學(xué)位論文14第三章除砂器的結(jié)構(gòu)和模擬步驟本論文研究的是新型螺旋式結(jié)構(gòu)除砂器，通過(guò)加裝螺旋導(dǎo)流片來(lái)提高除砂器的分離性能，因此對(duì)除砂器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要是對(duì)螺旋導(dǎo)流片的設(shè)計(jì)，通過(guò)查閱資料文獻(xiàn)得知，螺旋導(dǎo)流葉片對(duì)除砂器的影響至關(guān)重要。3.1新型除砂器的設(shè)計(jì)3.1.1螺旋導(dǎo)流片的設(shè)計(jì)本文采用直螺旋導(dǎo)流葉片，如圖所示，這種導(dǎo)流葉片是水力旋流器能產(chǎn)生較強(qiáng)旋流速度的重要構(gòu)件，即導(dǎo)流葉片是產(chǎn)生較大離心力的重要組成部分，同時(shí)它也是產(chǎn)生壓力損失的主要原因[35,36]。當(dāng)流體從旋流器進(jìn)口進(jìn)入后便開(kāi)始在導(dǎo)流葉片的引導(dǎo)下做強(qiáng)旋流運(yùn)動(dòng)，流體在進(jìn)入螺旋通道后產(chǎn)生三個(gè)速度：軸向速度、切向速度和徑向速度，其中的切向速度是造成離心力的主要因素，離心力與切向速度是同時(shí)變化的。改變?nèi)~片的安裝方向時(shí)，入口速度一定時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生不同的切向速度與軸向速度。在流體流經(jīng)導(dǎo)葉片時(shí)，由于導(dǎo)葉片處的流動(dòng)空間變小，但是流體進(jìn)入旋流器的能量總量不變，所以動(dòng)能轉(zhuǎn)化為速度能的效率提高，即流體的旋轉(zhuǎn)速度會(huì)變大，離心力也隨之變大，混合相中的重質(zhì)相旋轉(zhuǎn)到葉片邊緣，這就達(dá)到了提高分離的效果。圖3-1螺旋片結(jié)構(gòu)由以上可知，螺旋式旋流除砂器的分離性能主要由螺旋導(dǎo)流片的結(jié)構(gòu)所決定，如圖3-1是螺旋片的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，主要影響因素由螺旋導(dǎo)流葉片的厚度、螺距、圈數(shù)、安裝角度等決定的，其中螺距和圈數(shù)是影響分離性能的主要因素，本文設(shè)計(jì)螺距分別為：95mm、100mm、110mm、120mm，圈數(shù)為：1、1.5、2、2.5。螺旋葉片結(jié)構(gòu)的改變對(duì)流場(chǎng)內(nèi)部的影響最為明顯，進(jìn)而影響壓力的變化。本文設(shè)計(jì)螺旋導(dǎo)流葉片結(jié)構(gòu)時(shí)，螺旋片的外徑和圓柱筒的直徑相等，即緊貼筒壁，這樣流體在螺旋片中流動(dòng)時(shí)會(huì)完全接觸壁面，以減少速度損失和壓力損失。


本文編號(hào)：3348825