針對(duì)濕天然氣管道在積液處理方面存在的問題,設(shè)計(jì)一種新型軸流導(dǎo)葉式旋流分離裝置,提出一種新穎的濕氣管道積液在線處理方案,建立管道積液在線處理模擬模型。結(jié)果表明:數(shù)值模擬與試驗(yàn)測試相結(jié)合優(yōu)化了分離器的結(jié)構(gòu)參數(shù),推薦分離器導(dǎo)流葉片數(shù)為6～7個(gè),導(dǎo)流葉片出口角角度為45°,導(dǎo)流體直徑與分離器筒體直徑比的取值為0.5～0.6;濕氣管道間增設(shè)分離裝置可以有效地降低管道中的總積液量,延長管道積液發(fā)展達(dá)到穩(wěn)定的時(shí)間;在同等輸量以及管道末端壓力約束條件下,管道間增設(shè)分離裝置可以有效地降低管道起點(diǎn)的動(dòng)力需求,有利于整體工藝流程的節(jié)能降耗。

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圖6 不同入口氣速下分離器分離效率

圖6為β=45°時(shí)分離器在不同入口氣速下的分離效率。從圖6中可以看出,對(duì)于同一粒徑液滴,分離效率隨著入口氣速的增大而增大,當(dāng)氣速高于5m·s-1時(shí),分離器對(duì)粒徑高于10μm的液滴均達(dá)到較高的分離效率。導(dǎo)流葉片出口角的選擇需要兼顧分離效率與壓降兩個(gè)因素,推薦設(shè)計(jì)導(dǎo)流葉片出口角β....

圖1 導(dǎo)葉式旋流分離器結(jié)構(gòu)示意圖

基于對(duì)分離器工作過程的分析可知,導(dǎo)流葉片及導(dǎo)流體是影響分離性能的關(guān)鍵結(jié)構(gòu),其決定了分離器旋流強(qiáng)度。導(dǎo)流葉片的作用是制造流體旋轉(zhuǎn)并在分離空間內(nèi)形成穩(wěn)定的旋流場,目前研究較多的導(dǎo)流葉片類型為傾斜平板葉片、直螺旋葉片、圓弧葉片等,如圖2所示。圖2不同類型導(dǎo)流葉片

圖2 不同類型導(dǎo)流葉片

圖1導(dǎo)葉式旋流分離器結(jié)構(gòu)示意圖傾斜平板葉片和直螺旋葉片制造流體旋轉(zhuǎn)能力較強(qiáng),但來流會(huì)與葉片發(fā)生沖擊,造成局部能量損失較大;圓弧葉片起始端與來流方向相切,流體沖擊產(chǎn)生的局部阻力較小,但葉片流道長度較短,不能有效地誘導(dǎo)強(qiáng)化旋轉(zhuǎn)。設(shè)計(jì)導(dǎo)流葉片起始端為圓弧形,減少來流與葉片間的能量沖擊....

圖3 網(wǎng)格劃分

采用四面體非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格對(duì)分離器流體域進(jìn)行劃分。由于分離器導(dǎo)葉結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,為了減小物理模型內(nèi)部復(fù)雜結(jié)構(gòu)對(duì)網(wǎng)格質(zhì)量影響,在分離器導(dǎo)流葉片處進(jìn)行網(wǎng)格加密處理,網(wǎng)格劃分如圖3所示。利用FLUENT軟件對(duì)流動(dòng)進(jìn)行數(shù)值模擬,湍流模型采用雷諾應(yīng)力模型RSM,用SIMPLE算法對(duì)速度-壓力場進(jìn)行....

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