操作参数对液-液旋流器内部流场及分离性能的影响分析

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1、第10卷第6期重庆科技学院学报(自然科学版)2008年12月操作参数对液一液旋流器内部流场及分离性能的影响分析杨琳梁政，田家林l1(1．西南石油大学，成都610500；2．西南石油大学石油天然气装备教育部重点实验室，成都610500)摘要：为了进一步研究液一液旋流器操作参数对其内部流场及分离性能的影响，用FLUENT流体分析软件，采用雷洛应力模型(RSM)，对不同的进口流量及底流口压力分别进行了仿真研究，得到不同操作参数下的内部流场情况，并据此分析其对液一液旋流器内部流场及分离性能的影响。关键词：液一

2、液旋流器；操作参数；内部流场；分离性能中图分类号：I'B126文献标识码：A文章编号：1673一l98O(2008)O6一o072—04目前我国大部分油田已进入石油开发的中后计算旋流器的结构参数：大小锥段结合处(D)期，采出油中的含水量为70％～80％，有的油田甚至为35mm：进口管形式为双切向；进口管直径为已高达90％，含油污水处理已是油田生产的重点问12．2mm：圆柱段直径为70mm；圆柱段长度为题之一，尤其是海洋钻井平台。液一液旋流器是一种70mm；溢流管直径为3mm；底流管直径为17．5m；大

3、高效的分离装置，具有结构简单、设备紧凑、无运动锥段角度为20。，小锥段角度为1．5。；尾管段长度为部件、分离效率高、处理量大和设备成本低等一系列700mm。优点，广泛应用于石油地面工程的含油污水处理llJ。1．2计算模型在对液一液旋流器内部流场全面仿真分析的基础液一液旋流器是利用两相的密度差。在离心力的上，对不同的进口流量及底流口的压力进行对比研作用下实现油水分离的。其内部流场为高强度、强旋究，分析进口流量及底流口压力对其内部流畅及分转的湍流流场，所以采用雷洛应力(RSM)模型进行离性能之间的影响．为

4、液一液旋流器的设计与操作分析．既考虑到由于流体密度的变化以及流场的不提供一定的理论依据，对提高分离性能，降低能耗具定常引起的雷诺应力随时间的变化，同时也考虑到有一定的指导意义。雷诺应力在空间上的变化。多相流模型的选择为混合模型(Mixture)，两模型的具体表达式见文献[2】。1仿真模型及参数设置1．3固定参数设置1．1几何模型介质的组成成分以及相关的物性参数：主相水．选用的几何模型是现在油田生产中应用最为广密度为998．2kg／m，粘度为l0．03mPa·s；分散相油，泛的一种通用油水分离旋流器。计

5、算的旋流器的结密度为960k咖，粘度为48mPa·s，分散相颗粒直径构如图l所示。为0．1mm。(1)入口边界条件(速度输入)。油水混合物沿切向入口进入旋流器，入口截面法向的时均速度为变量，分散相的体积分数为3％，相应的湍流参数(包括湍流强度，和水力直径D)根据已知的人口速度、人口及两个出口的尺寸给出。收稿日期：2o08—09—14基金项目：“石油天然气装备”教育部重点实验室基金资助项目(2006S02)；四川省教育厅自然科学重点实验室专项基金资助项目(2oo6ZDo43)作者简介：杨琳(1979一)

6、，女。四川成都人，西南石油大学机电工程学院硕士研究生，主要从事石油天然气装备方面的研究。·72·杨琳，梁政，田家林：操作参数对液一液旋流器内部流场及分离性能的影响分析3322115O(2)出口边界条件(压力输出)。出口依据湍流6．0oe+o0流动充分发展条件，给定溢流口静压为大气压，底流—5．0oe+0o口的出口压力设为变量。4．ooe+0o(3)固壁边界条件。由于模型为静态旋流器，故3．0oe+oo幽所有壁面均设为“nosliD”wall。2．o0e+oo(4)其他相关设置。压力项设为ThePRES

7、T0算1．0oe+00法，压力速度耦合项设为SIMPLEC算法，整个计算0．0oe+0o采用非稳态计算，选取时间步长为0．05s，残差控制一2O2468lOl214l6位移／mm均为O．001。图4Q=1．O5m3／h时切线速度分布图1．4操作变量设置为了重点分析进液口流量及底流口压力对旋流器内部流场及分离性能的影响。在人口边界条件中l∞g设置不同的进口速度，分别为8、10、l2、14m／s，其对应的进口流量分别为0．7、0．88、1．05、1．2m。在出尽口边界条件中设置不同的底流口压力分别为O．1

8、、0．2、0．3、0．4MPa。2操作参数对内部流场及分离性能的影响一2【J246lUl2】4l6876543210位移／mm·2．1进口流量对旋流器切线速度的影响图5Q=1．2m3／h时切线速度分布图心迁移。应该注意的是，切向速度及最大切向速度一l∞都增大时，一的分布半径基本不变。但是，通过对吕比分析可以看出其不同截面的切线速度峰值随进口．叵流量的增加而增大，以z-1200的主分离截面为例说恩明：流量为0．7m／h时的峰值为3．2m／s；流量为0．88