水下分离器入口预分离构件的数值模拟

为了考察水下分离器入口预分离构件在高气液比工况下的分离效果,利用流体动力学软件FLUENT对其进行数值模拟.针对水下分离器3种长径比和3种入口倾角,建立了9个入口预分离构件的物理模型,通过模拟计算得到了各模型内部速度分布云图、速度曲线图及液滴分离效率图,并进行对比分析.结果表明:不同长径比和入口倾角对入口预分离构件内部流场的影响程度不同,长径比为4∶1、入口倾角为0°的入口构件内部流场最稳定,气液分离效果最好.(图6,参6)     

高气液比油井三相自动计量装置的研制与应用

为了解决高气液比油井气液比高、生产稳定性差而难以精确计量的难题,研制了适合高气液比计量的三相自动计量装置。该装置采用两级分离和旋流预分离器双入口设计,分离效果好、抗波动性强;实现了装置的小型橇块化,可设为车载式或固定式,扩大了适用范围;控制系统采用RTU作为数据控制模块,计量过程完全自动化,无需人工操控,采用GPRS数据传输模块可实现计量数据远传至中心服务器;采用连通管原理,配套高精度液位计,实现了产液和含水率同时计量。在高气低液单井、高液低气单井以及间出井等不同工况下开展单井现场应用,结果表明：高气液比三相自动计量装置不仅计量结果稳定、精度高,且对间出井等特殊工况适应性好,产气量、产液量、含水率计量值的相对误差分别低于10％、2％、5％。（图1,表3,参6）。     

圆管气-液旋流分离器的数值模拟

建立了圆管气-液旋流分离器结构设计简化模型,通过研究液滴和气泡的轨迹并结合传统分离器的设计经验,完成分离器的结构参数设计和计算。使用Fluent软件对单、双入口分离器内部速度分布和压力分布进行数值模拟研究。轴向速度在分离器中心区域方向向上,在该区域外侧向下,拟合了最大轴向速度与入口混合物速度的经验关联式;切向速度在分离器中心位置为0,在径向先增大后减小,在壁面处为0,漩涡在最大值两侧分为两层,内侧为准强制涡,外侧为准自由涡;径向速度数量级比切向速度和轴向速度均小,并且在轴线的两侧一正一负,在分离器中心位置为0,沿着径向先迅速增大后减小,在壁面处为0。在下部液相空间的截面上,压力在圆管壁面处最大,在中心处最小;在轴向上,随着液位的升高,压力逐渐增大。对比单、双入口分离器的模拟结果,双入口切向速度、径向速度和压力的分布对称性更好,流场更稳定,动能损失更小,由此证实了在单入口情况下,分离器流场的不对称性由入口效应所致。     

直流式气液旋流分离器高效数值求解算法北大核心

为了克服直流式气液旋流分离器数值计算过程中收敛速度较慢、健壮性较差的问题,急需引入高效稳定的数值求解算法。首先建立了直流式气液旋流分离器的物理数学模型,然后分别采用SIMPLE、SIMPLEC和IDEAL 3种压力速度耦合算法对旋流器进行数值求解,比较了3种算法的计算效率和健壮性。数值计算结果表明:在不同网格数量、入口速度和湍流模型下,IDEAL算法的收敛性和健壮性均优于传统的SIMPLE和SIMPLEC算法,因此建议在旋流器数值计算中采用高效稳定的IDEAL算法。研究结果为后续旋流器内气液两相复杂流动特性的研究及分离性能的预测奠定了基础。     

直流式气液旋流分离器高效数值求解算法

为了克服直流式气液旋流分离器数值计算过程中收敛速度较慢、健壮性较差的问题,急需引入高效稳定的数值求解算法。首先建立了直流式气液旋流分离器的物理数学模型,然后分别采用SIMPLE、SIMPLEC和IDEAL 3种压力速度耦合算法对旋流器进行数值求解,比较了3种算法的计算效率和健壮性。数值计算结果表明:在不同网格数量、入口速度和湍流模型下,IDEAL算法的收敛性和健壮性均优于传统的SIMPLE和SIMPLEC算法,因此建议在旋流器数值计算中采用高效稳定的IDEAL算法。研究结果为后续旋流器内气液两相复杂流动特性的研究及分离性能的预测奠定了基础。     

稠油在柱状旋流分离器中分离特性的数值模拟

针对特高含水时期中国油田在稠油集输方面面临的挑战,构建了低剪切强度的旋流场,利用柱状旋流分离器进行油水预分离,同时采用数值模拟的方法进行研究。选择混合模型与RNG k-ε模型对稠油的旋流分离特性进行数值模拟,分析稠油的分散相粒径、油品黏度、密度、底流比及入口流速等参数对柱状旋流分离器底流口含油率和压降的影响。结果表明:稠油在柱状旋流器内的分离特性与其他油品不同,其分散相粒径对底流口含油率影响显著,但对压降影响不大;油品密度、黏度对底流口含油率存在不同影响,并在所选黏度的研究范围内存在最佳分离黏度区(750～830 mPa·s);入口流速增大,底流口含油率降低;底流比对压降的影响并不显著,模拟结果与已有实验结果具有一致性。(图9,表1,参24)     

畜禽粪便固液分离器壁面磨损影响因素

固液分离器在禽畜粪便分离工程中具有广泛的应用,但现有的固液分离器存在能耗高、使用寿命短、壁面磨损严重等问题。为了提高固液分离器的分离效率和使用寿命,采用颗粒轨迹的模型对固液分离器壁面磨损影响因素进行研究,获得了固液分离器壁面磨损的基本特征。分析了入口宽度、锥角、溢流管直径等结构参数对壁面磨损的影响。结果表明,入口宽度增加,壁面磨损率增加,入口环形空间壁面磨损区域显著增加;锥角增加,圆锥体壁面局部磨损率显著增加;溢流管直径主要影响环形空间壁面磨损发生位置;固液分离器壁面磨损形式主要为局部磨损。希望对固液分离器结构优化提供参考。     

液-液水力旋流器的试验研究

描述了影响液－液旋流分离器性能的流体物性参数，含油污水模拟液的制备，试验装置流程以及级效率的测定方法。介绍了旋流器的结构参数和试验方法，重点研究了在操作 参数下不变的条件下，旋流器溢流孔径和入口尺寸、小锥段角度和尾管段尺寸对旋流器性能的影响，并进行了一系列试验研究，以便改善旋流器分离性能，降低能耗，为旋流器结构尺寸的优化设计提供依据。     

木纤维脉冲-旋流气流干燥气固两相流分析及数值模拟

通过对脉冲-旋流气流干燥气固两相流分析及数值模拟的研究,采用欧拉-拉格朗日模型和计算流体力学软件Fluent对脉冲-旋流气流干燥机内部的气固两相流场进行了三维模拟,揭示脉冲-旋流气流干燥木质纤维的机理和传热传质特性。结果表明,加载物料后的气流速度变化明显,并且物料与气流速度有2 m/s左右的速度差,有利于传热传质。气流速度越大,物料停留时间越短。进料速度的增加会在旋流干燥器底部形成一个回流区,易造成物料的返流,并增加了物料在干燥机停留时间。通过对计算出的温度、速度、时间的曲线与实测值进行对比,二者最大相对误差小于10%,验证了fluent气固两相流模拟方法建立的脉冲-旋流气流干燥过程的数学模型是有效的。     

应用液-液旋流分离器的若干问题

以室内室和现场试验为基础,进一步阐述了液－液旋流器分离性能的衡量标准,对能耗计算,旋流管直径的选择以及节措施和化学药剂的情况进行了介绍。并对旋流器在现场应用中的若干问题提出了看法,为液－液旋注分离器的推广使用提出了参考意见。     

输气管道站内分离器的选择

介绍了输气管道站内分离器的工作原理及主要结构,并对普通旋风分离器的气体流动、沉降理论进行了分析,同时对几种分离器进行了比较,目前输气管道站内分离器常用的是旋风式分离器。复壁式分离器特别适用于气体杂质中水的成分比较多,杂质的成分比较复杂的场合。     

离心式气液分离器流场的全三维数值模拟

针对适用于高密度、高粘度钻井液气液分离系统二级分离的离心式气液分离器,运用CFD商业软件对其进行了全三维数值模拟,通过选取适当的数学物理模型得出了分离器内部气液两相流的运动情况和分布状况,探讨了分离器内的局部流场情况,指出了原模型的一些不足,提出了改进后的分离器模型。     

离心式气液分离器流场的全三维数值模拟

针对适用于高密度、高粘度钻井液气液分离系统二级分离的离心式气液分离器,运用 CFD 商业软件对其进行了全三维数值模拟,通过选取适当的数学物理模型得出了分离器内部气液两相流的运动情况和分布状况,探讨了分离器内的局部流场情况,指出了原模型的一些不足,提出了改进后的分离器模型。     

新型卧式组合分离器的数值计算

以中国石油设计公司西南分院设计的新型卧式组合分离器为研究对象,采用基于Euler方法描述的气、液两相流体的漂移流动模型模拟分离器内部的两相分离,针对其分离元件的最优组合工况,基于CFD方法,对其内部的气、液两相流动进行数值计算,分析了气液分离过程和分离效率,并将结果与试验结果进行对比.结果表明：该新型组合式分离器分离效率较高,能有效脱除天然气中的液相成分,同时针对积水槽、排液管及积液高度控制提出了优化建议.（表1,图6,参5）     

在线检测技术在旋风分离器性能评价中的应用

利用高压天然气管道内粉尘在线检测装置于2008年和2009年对国内某天然气管道计量站内多管旋风分离器性能进行评价。2008年的检测结果表明：该站旋风分离器效率过低,平均效率仅为62.4%。基于检测结果,分析了旋风分离器效率偏低的原因,并提出旋风分离设备的选型依据。该站于2009年更换了旋风分离器,更换后旋风分离器分离效率提高到90.6%,除尘效果明显。高压天然气管道内粉尘在线检测装置能够实现对天然气管道内粉尘的在线检测,具有安全可靠、实时性好、精度高的特点,可指导分离过滤设备的性能评价和选型。     

谷物气流清选系统的仿真研究

为研究微型谷物联合收割机清选系统的旋风清选筒内流场的运动状况,借助FLUENT软件,采用RNG k-ε模型模拟,基于SMPLEC算法,对切线入口的旋风分离筒内的压力场和速度场进行三维数值模拟研究.通过数值模拟得到旋风分离筒内部压力场基本呈轴对称分布;清选筒内速度分为旋流和竖直流动,其分界面大致为吸杂管壁面向下的延长线.采用拉格朗日离散相模型对清选筒内谷物脱出物的运动轨迹进行追踪,得到在吸杂口的气压为-900～-600 Pa时清选筒内具有较好的分离效果.     

入口下倾小型旋风分离器的仿真设计

以一台4 t/h燃煤锅炉烟气的旋风分离器为对象,采用R-k-ε湍流模型,利用Fluent软件对Stairmand HE型分离器内部流场进行三维数值仿真分析,并采用离散相模型对固体颗粒进行追踪,研究旋风分离器筒体结构及运行参数对其分离效率、运行压降和磨损的影响,获得了同时具有较高分离效率、较低运行压降、较少磨损的入口下倾分离器筒体结构参数.     

偏移速度对旋风分离器内饲草颗粒轨迹影响的模拟

在农业应用中,饲草的干燥分离经常会用到旋风分离器,由于饲草颗粒的运动方向及速度都会对它的轨迹产生影响,进而影响分离及干燥的效率。为此,根据旋风分离器的工作原理,通过介绍离散相颗粒模型,气固两相流中固体颗粒的受力分析,最后基于fluent模拟,分析偏移速度对饲草颗粒运动轨迹的影响。结果表明偏移速度的改变对稀相固体颗粒运行轨迹的影响不大。模拟的结果起到避免陷入研究误区的作用,对农业中饲草的干燥及分离具有一定的指导和借鉴意义。