新型结构溢流管水力旋流器模拟分析与实验研究.pdf

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1、第40卷第5期石油化工设备Vo1．40NO．52011年9月PETRO—CHEMICALEQUIPMENTSept．2011文章编号：1000—7466(2011)05—000504新型结构溢流管水力旋流器模拟分析与实验研究常征，赵立新，蒋明虎，张淼(1．大庆油田有限责任公司第一采油厂，黑龙江大庆163111；2．东北石油大学机械科学与工程学院，黑龙江大庆163318)摘要：应用计算流体动力学方法对新型结构溢流管水力旋流器进行数值模拟分析，观察其流场特性，并将其与常用溢流管水力旋流器进行比较。通过实验研究，

2、测定和分析新型结构溢流管在不同操作参数下的分离效率及压力损失，为水力旋流器溢流管结构优化提供依据。关键词：水力旋流器；溢流管；新型结构；模拟分析；实验研究中图分类号：TQ028文献标志码：ASimulationAnalysisandExperimentalStudyonHydrocyclonewithNewStyleOverflowTubeCHANGZheng，ZHAOLi—xin，JIANGMing-hu，ZHANGMiao(1．OilProductNo．1，DaqingOilfieldCompanyLt

3、d．，Daqing163111，China；2．CollegeofMechanicalScienceandEngineering，NortheastPetroleumUniversity，Daqing163318，China)Abstract：Thenewstructuresoverflowofhydrocyclonewasanalyzedbycomputationalfluiddy—namics(CFD)methodandtheflowcharacteristicswereobserved，andthen

4、comparedwithcon-ventionaloverflowofhydrocyclone．Theseparationefficiencyandpressurelossofnewstructureoverflowweredeterminedandanalyzedbyexperimentindifferentoperatingparameters，whichprovidethebasisforstructureoptimizationofoverflow．Keywords：hydrocyclone；ove

5、rflowtube；newstructure；simulationanalysis；experimentalre—search水力旋流器由于具有体积小、分离效率高及操能产生了很大的影响。有研究显示，溢流管结构是作维护方便等突出优点被广泛应用于石油、化工和决定旋流器分离效果的重要因素之一_8]。冶金等行业口]。水力旋流器的结构形式和结构参溢流管的主要作用是排出分离后的轻分散相，数是决定其分离性能的主要因素]。但在其设计稳定旋流器内的油核，是水力旋流器分离时不可缺过程中，人们大多考虑主体结构的优选，而忽视溢流少

6、的一个重要通道[9]。众所周知，短路流、循环流是管这一重要结构及其尺寸对旋流器分离性能的影普通水力旋流器内流体的特征流动之一，短路流和响，造成不论处理液中的含油量如何变化旋流器的循环流的存在及其流量大小直接与溢流管的结构形溢流管结构基本不变的现象，这对旋流器的分离性式有关。相关研究表明，溢流管的结构形式还会直收稿日期：2O11一O3—28基金项目：黑龙江省自然科学基金重点项目(ZD201018)；黑龙江省普通高等学校新世纪优秀人才培养计划资助课题(1155一NCET003)作者简介：常征(1970一)，男，

7、黑龙江双鸭山人，工程师，学士，从事油田工程及数控加工技术研究。石油化工设备2011年第4()卷接影响水力旋流器的出口能量损失u。所以，溢流2数值模拟及结果分析管结构尺寸是影响旋流器分离性能的重要结构因素之一[。2．1物性参数为此，笔者设计出一种新型高效的溢流管结构，数值模拟计算所采用介质的物性参数为：油的应用计算流体动力学方法对采用该新型结构溢流管密度889．0kg／m。，其动力粘度3．06×10。mPa·s；的水力旋流器进行数值模拟分析，并通过实验测定水的密度为998．2kg／m。，动力粘度1．003mP

8、a·S。和分析了新型结构溢流管在不同操作参数下的分离2．2计算模型效率及压力损失。数值模拟计算采用计算流体动力学软件Flu—ent，计算所用两种水力旋流器的实体模型及尺寸与1溢流管结构比较前文所述相同。模型采用规格网格，采用局部加密常规溢流管结构示意图见图1。溢流管直径技术对旋流器入口、溢流管的网格局部加密，以增加10mm，溢流管伸入长度20mm。本研究中，旋流器计算精度，计算网格数约为12万，网格模型见图3。的