發(fā)布時間：2018-08-17 15:02

【摘要】：旋流式分離器具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉和分離效率高等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于油氣田生產(chǎn)過程中。本文利用理論分析、數(shù)值模擬相結(jié)合的方法研究了三相旋流式分離器內(nèi)部流場的分布情況,并對其結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。主要研究內(nèi)容如下:(1)本文通過理論分析建立分離器的初始模型,使用計(jì)算流體力學(xué)軟件FLUENT對初始模型進(jìn)行數(shù)值模擬,采用雷諾應(yīng)力模型(RSM)分析了分離器內(nèi)部氣相流場的速度、壓力等物理量的分布規(guī)律,并對軸向零速度包絡(luò)面進(jìn)行了相關(guān)討論。(2)采用相間耦合的隨機(jī)軌道模型在Euler-Langrange坐標(biāo)下對氣液兩相進(jìn)行數(shù)值模擬,分析了單個液滴與液滴顆粒組的運(yùn)動軌跡,發(fā)現(xiàn)不同粒徑、不同入射位置的液滴運(yùn)動軌跡都不相同,且在初始模型內(nèi)部發(fā)生了短路流、返混等不利于分離效率的現(xiàn)象,需要對分離器進(jìn)行優(yōu)化。(3)針對初始模型的不足,制定優(yōu)化方案,對旋流式分離器液固出口結(jié)構(gòu)參數(shù),例如底流管高度、底流管直徑、錐筒段高度進(jìn)行優(yōu)化模擬分析,最終確定最優(yōu)結(jié)構(gòu)模型。(4)在氣液兩相流動數(shù)值模擬的基礎(chǔ)上采用Mixture多相流模型對經(jīng)過結(jié)構(gòu)優(yōu)化后的旋流式分離器進(jìn)行氣液固三相數(shù)值模擬,分析其濃度、速度、壓力等物理量的分布情況,與初始模型進(jìn)行分離性能的對比討論,并研究了不同進(jìn)口流量工況下旋流式分離器的分離效率與壓力損失,確定了優(yōu)化后的旋流式分離器的最優(yōu)進(jìn)口流量區(qū)間,確保分離器高效運(yùn)行。本文通過以上的研究,為進(jìn)一步分析三相旋流式分離器分離機(jī)理、分離特性以及結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供了一定的理論基礎(chǔ)與借鑒,為工程上設(shè)計(jì)出高效的三相旋流式分離器提供了參考。
[Abstract]:The cyclone separator has the advantages of simple structure, low cost and high separation efficiency, so it is widely used in the production process of oil and gas fields. In this paper, the distribution of flow field in a three-phase cyclone separator is studied by means of theoretical analysis and numerical simulation, and its structural parameters are optimized. The main contents are as follows: (1) the initial model of the separator is established by theoretical analysis. The initial model is numerically simulated by the computational fluid dynamics software FLUENT, and the velocity of the gas flow field in the separator is analyzed by the Reynolds stress model (RSM). The distribution law of pressure and other physical quantities is discussed. The axial zero velocity envelope is discussed. (2) the gas-liquid two-phase numerical simulation is carried out by using the coupled random orbit model in Euler-Langrange coordinate. The motion trajectories of single droplet and droplet group are analyzed. It is found that the droplet motion trajectories with different particle sizes and different incident positions are different, and short-circuit flow and backmixing occur in the initial model, which are not conducive to separation efficiency. It is necessary to optimize the separator. (3) in view of the deficiency of the initial model, the optimization scheme is established, and the structural parameters of liquid-solid outlet of the cyclone separator, such as the height of the bottom flow tube, the diameter of the bottom flow tube and the height of the cone tube, are optimized and analyzed. Finally, the optimal structure model is determined. (4) based on the numerical simulation of gas-liquid two-phase flow, the Mixture multi-phase flow model is used to simulate the gas-liquid-solid three-phase flow separator after structural optimization, and its concentration and velocity are analyzed. The distribution of pressure and other physical quantities is compared with the initial model, and the separation efficiency and pressure loss of the rotary flow separator under different inlet flow conditions are studied. The optimal inlet flow interval of the optimized cyclone separator is determined to ensure the efficient operation of the separator. Through the above research, this paper provides a certain theoretical basis and reference for the further analysis of separation mechanism, separation characteristics and structural optimization of three-phase cyclone separator, and provides a reference for the design of efficient three-phase cyclone separator in engineering.
【學(xué)位授予單位】：西安石油大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TE931.1

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 彭守正;;懸浮預(yù)熱器的分離效率與熱效率[J];水泥技術(shù);1990年01期

2 任俊;稀土礦石浮選體系分離效率的研究[J];稀有金屬;1993年04期

3 馮元琦;;提高氨醇分離效率的復(fù)合式高效分離器[J];大氮肥;2011年03期

4 L.Svaravsky ,江先雄;固液分離(二)——第三章 固液分離效率[J];石油鉆采機(jī)械;1981年03期

5 劉軍武;張基偉;;改善鹽漿結(jié)構(gòu),提高離心機(jī)分離效率[J];氯堿工業(yè);1993年01期

6 馬慶芬;張燕;邱中華;胡施俊;;可凝氣體組分對渦流管能量分離效率的影響分析[J];熱帶農(nóng)業(yè)工程;2010年06期

7 蔣俊;毛細(xì)管色譜法及其在石油地質(zhì)上的應(yīng)用[J];石油地質(zhì)實(shí)驗(yàn)文摘;1963年01期

8 薛勇;;旋風(fēng)除塵器分離效率的計(jì)算[J];礦山機(jī)械;1991年11期

9 王永武，王懷彬，陳崇樞;內(nèi)循環(huán)流化床分離效率影響因素的試驗(yàn)研究[J];熱能動力工程;1994年02期

10 曹柏林,嚴(yán)祝貴,王永義,吳龍友;內(nèi)分離循環(huán)沸騰床分離器的試驗(yàn)研究[J];化工學(xué)報(bào);1986年04期

相關(guān)會議論文 前9條

1 周作伸;馬中蘇;石玉生;;錐藍(lán)式離心機(jī)分離效率的研究[A];中國機(jī)械工程學(xué)會包裝和食品機(jī)械學(xué)會第一屆年會論文集[C];1989年

2 劉志民;錢惠杰;李洪林;葛昆云;;單管旋流器分離效率的實(shí)驗(yàn)研究[A];2002年晉冀魯豫鄂蒙川滬云貴甘十一省市區(qū)機(jī)械工程學(xué)會學(xué)術(shù)年會論文集（河南分冊）[C];2002年

3 馬慶磊;金有海;王建軍;張艷;;導(dǎo)葉式旋風(fēng)管入口顆粒粒度分布對分離效率的影響[A];中國顆粒學(xué)會2006年年會暨海峽兩岸顆粒技術(shù)研討會論文集[C];2006年

4 董星濤;孫磊;盧德林;王長志;;低壓旋流噴嘴噴霧特性數(shù)值仿真及結(jié)果分析[A];第八屆長三角電機(jī)、電力科技分論壇論文集[C];2011年

5 ;前言[A];全國首屆旋流器分離理論與應(yīng)用研討會論文集[C];2002年

6 黃軍;安連鎖;;溢流口結(jié)構(gòu)對石膏旋流器分離性能的影響[A];2013中國建筑材料聯(lián)合會石膏建材分會第四屆年會暨第八屆全國石膏技術(shù)交流大會及展覽會論文集[C];2013年

7 張曉東;丁麗;王偉文;李建隆;;環(huán)流式旋流器的性能研究與結(jié)構(gòu)優(yōu)化[A];第三屆全國傳質(zhì)與分離工程學(xué)術(shù)會議論文集[C];2002年

8 王立洋;;液/固旋流器分離性能的研究[A];2007年度海洋工程學(xué)術(shù)會議論文集[C];2007年

9 武斌;朱家文;陳葵;紀(jì)利俊;周武;;連續(xù)逆流層析在蛋白質(zhì)分離中的應(yīng)用[A];第一屆全國化學(xué)工程與生物化工年會論文摘要集(下)[C];2004年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 唐波;基于顆粒運(yùn)動行為調(diào)控的旋流器分離過程研究及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[D];華東理工大學(xué);2016年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 于洋;三相旋流式分離器液固出口結(jié)構(gòu)對分離效率的影響[D];西安石油大學(xué);2017年

2 蘇民德;內(nèi)聯(lián)式脫液器的設(shè)計(jì)及其數(shù)值模擬研究[D];北京石油化工學(xué)院;2015年

3 陳廣;微型氣液旋流器性能及應(yīng)用研究[D];華東理工大學(xué);2016年

4 董斌;立式分離器除濕效率影響因素研究及結(jié)構(gòu)優(yōu)化[D];東北石油大學(xué);2016年

5 錢藝銘;廢舊破碎冰箱銅、鋁混合顆粒渦流分選研究[D];揚(yáng)州大學(xué);2016年

6 李晶;板結(jié)構(gòu)及流體運(yùn)動特性對聚結(jié)板分離性能的影響研究[D];西安石油大學(xué);2016年

7 王文立;基于旋流原理的固液分離設(shè)備及性能研究[D];湖南農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

8 田金乙;污水旋流防阻機(jī)的可行性實(shí)驗(yàn)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2014年

9 岳行行;影響氣井分離效率的因素研究[D];中國石油大學(xué);2010年

10 劉超;旋轉(zhuǎn)渦輪分離器的結(jié)構(gòu)改進(jìn)與試驗(yàn)研究[D];中國石油大學(xué);2011年

，

本文編號：2188021