基于波纹板聚结器流动特性的数值模拟

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1、天津大学硕士学位论文波纹板聚结器流动特性的数值模拟姓名：张海涛申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：张吕鸿20070601中文摘要波纹板聚结器是油田油水分离装置的重要设备。随着我国三次采油行业的迅速发展，原油采出液的物化性质发生很大变化，主要表现在原油在水中的乳化，程度和稳定性的增强。现有油水分离装置的除油效率变低，要求开发适合采出液特点的油水分离器。本文从考察设备的流动特性入手，研究了不同内构件与流场分布之间的关系，筛选出性能优越的稳流构件，为分散相在连续相中的浮升与聚结提供更有利的流场条件，从而优化油水分离设备的结构，提高油水分离器的分离效率。本文利用CF

2、D软件，系统模拟了油水分离器各种内构件流场分布规律，并对计算结果进行了对比分析，筛选出了性能优越的内构件。模拟计算结果表明：(i)入口构件可有效改善分离器内流场的分布状况，减缓了入口流体对分离器内流体的冲击，使分离器内部流场更接近柱塞流动，更有利于油水两相的分离。其中离心式入口构件较其他构件综合性能更优越，可优先选择。(2)流体经过布液板后，明显改善了流场的分布状况，有效抑制了漩涡和返混的产生。采用拉格朗日两相流模型，对油滴的浮升过程进行了模拟计算，考察了油滴粒径、分离器负荷与分离效率之间的关系。模拟结果表明：(1)油滴在分离器中的停留时间增加，其分离效率逐渐增大

3、。当采出液中油滴的粒径较小(<10岬)时，单靠油滴的浮升过程很难实现油水两相的分离。(2)可以采用在分离器内部加装聚结填料的方法，改变分离器内部的流动状况，增加油滴的碰撞聚并被填料捕获的机会，从而提高油水分离效率。波纹板聚结器数值模拟结果表明，聚结填料彼此相邻的流体通道交错贯通，使得填料内部流体交错流动，大大增加了油滴的聚结机率，提高了油水分离效率；另外在聚结填料后方加大稳流空间，更有利于提高油水两相的分离。关键词：油水分离器；波纹板聚结填料；油滴浮升；数值模拟ABSTRACTCorrugatedsheetcoalesceristhemajorequipmentf

4、orremovingwaterfromoil。Asthetertiaryoilrecoverytechnologyrapidlydeveloped,thepropertyofproducedliquidhaschangedgreatly．E孵iallythestabilityofthecrudeoilemulsifiedinwaterhass打engthened．砸1cpoorefficiencyofseparatornOWavailablecouldnotsatisfytherequestofindustrialapplication．Separatorwhic

5、hisappropriatefortertiaryoilrecoverytechnologyneedstobedeveloped。髓eseparatingperformancewasstudiedbyresearchingequipments’flowingproperties．髓erelationshipbetweenflowfieldsdistributionandtheinteriorstructureswasinvestigated．Sotheseparator’Sstructurewasoptimizedforimprovhugtheseparating

6、efficiency．Inordertooptimizewater-oilseparationequipment,theflowfieldswiththreekindsofinletcomponentsweresimulatedsystematicallyusingCFDsoilware．强ecomputationresultswerecomparedandtheinletcomponentwhichhashighperformanceWasselectedfortheseparator．1’11efindingsindicatedasfollows：1．Thee

7、ntrancecomponenteffectivelyimprovedtheflowfielddistributionintheseparatorandsloweddowntheinitialflowfieldimpact．Itenableinteriorflowinsidetheseparatorclosetoplungerflow,suppressingandreducingtheeddycurrentand她她＆whichWasmoreadvantageoustoseparatingprocess．强ecentrifugal—typeentrancecomp

8、onent