切流式双入口气液旋流分离器内的流动分析.pdf

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1、26FLUIDMACHINERYVo1．39，No．5，2011文章编号：1005—0329(2011)05—0026—05切流式双入口气液旋流分离器内的流动分析王振波，张世林，马艺，尹燕尼，金有海(1．中国石油大学(华东)，山东东营257061；2．中国石油渤海钻探工程公司，天津300283)摘要：针对切流式双入口气液旋流分离器的内部流动特征，利用Fluent软件进行计算分析，重点对分离器内部流动状态及湍流度进行分析，并考察入口流速对主要分离空间流动参数的影响。结果表明，切流式气液分离器内主要分离空间呈明显的组合涡分布，并且轴向零速

2、包络面呈明显柱形，但分离器人口处能耗较大，排气管入口附近紊流现象严重，当入口流速增大时尤为明显。计算结果对气液旋流分离器的结构优化与性能预测具有指导意义。关键词：气相流动；数值模拟；旋流分离器；能量损失；轴向零速包络面中图分类号：TQ051．8文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1005—0329．2011．05．006AnalysisofInternalFlowinTwo·-inletGas·-liquidTangentialCycloneSeparatorWANGZhen。bo，ZHANGShi．1in，MAYi，

3、YINYan—ni，JINYou．hai(1．ChinaUniversityofPetroleum(EastofChina)，Dongying257061，China；2．CNPCBohaiDrillingEngineeringCompanyLimited，Tianjin300283，China)Abstract：Theinternalflowfieldintwo—inletgas—liquidtangentialcycloneseparatorwasstudiedbynumericalcalculation．Flu·entsoftw

4、arewasadoptedtosimulatetheflowcharacteristicandturbulenceofgas—liquidseparator．Andinfluencesofinletvelocityonflowparameterswerepresented．Theresultsshowthatthecombinedvortexisobviousandlineofzeroverticalvelocityappearstobecylindricalityinmainscpara[ionspaceofcyclonesepar

5、ator．However，hienergylossgeneratesneartheinletofseparator，andthereisheavyturbulenceneartheentranceofexhaustpipe，especiallyfortheincreaseofinletvelocity．Thisstudyisofguid-ingsignificanceinstructuralimprovementandperformancepredictionofgas—liquidcycloneseparator．Keywords：

6、gasflow；numericalsimulation；cycloneseparator；energyloss；LZVV1前言以非常有必要对分离器的湍流流动特性进行研究，。作为一种重要净化分离设备，气液旋流分离因此利用CFD软件对切流式双入口气液旋器被广泛应用于石油、化工等流程性工业¨J。流分离器的内部流场进行了计算分析，得到了其国内外研究者对其进行了大量研究，大多采用实内部的基本流动特征及湍流度分布情况，为气液验测试的方法对气液分离器的分离性能进行研分离器的结构开发和性能优化提供理论依据。究，重点考察分离效率和压力降等参数，而对分离

7、器内部三维强湍流状态的研究较少。而对于2模型与计算条件目前常用的切流式双人口气液旋流分离器，基于其特定的几何结构和进流方式，其内部流动过程2．1几何建模极为复杂，流体的运动形式不仅包括主要分离区模拟计算模型采用DN100型的切流式气液内的内旋流和外旋流，而且包括盖下短路流、预分旋流分离器。分离器柱段高为500mm，直径为离区及排气管下端附近存在的循环涡流等J。100mm，锥段高为80ram，下口直径为50mm，排气这些流动行为对分离器的性能产生较大影响，所管直径为72ram。收稿日期：2010—10—12修稿日期：2010—1】一30

8、2011年第39卷第5期流体机械27为保证计算精度，采用六面体网格对模型进行F——系统旋转产生项¨划分，并对重点区域进行了网格加密，如排气管和2．3数值解法人口进料环形空间，网格数共15万，如图1所示。基于有限体积法将控