资源描述：
《气液旋流分离技术的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、气液旋流分离技术的研究引言:旋流分离是一种高效的多相流体分离技术，它是在离心力的作用下根据两相或多相Z间的密度差来实现两相或多相分离的。人们对旋流器的研究由来以久自从1886年Marse的第一-台旋粉圆锥形旋风分离器问世以來，旋流分离技术已广泛应用于石汕、化工、食品、造纸等行业。随着旋流器应用的tl益广泛，国内外众多学者对旋流器的结构、尺寸、流场特性进行了大量的研究，并相继提出了各种分离理论,但多集中于气■固分离的旋风分离器和川于液・固、液■液分离的水力旋流分离器。许多研究者已相继提出各种各样的分离理论，己经有了比较完善的分
2、离理论、设计方法和应用实践。由于具有广阔的使用前景和显著的优点,人们对气-液旋流分离技术也开展了大虽的实验和理论研究。但与气-固、液-固分离不同，气-液两相流动过程中颗粒(液滴或气泡)的碰撞、团聚和扩散机理更加复杂，由丁•不确定的因素较多,计算复杂，同时受气■液两相流发展的限制，使气■液旋流分离的研究远滞后于旋风分离器和水力旋流器。近年來气■液旋流分离技术已FI益成为国内外争相研究的热点技术。目前，国内外对于气-液旋流分离的研究主要可分为4类，即:气-液旋流分离技术应用的试验研究、旋流分离器内部气-液两相三维强旋湍流流场测定
3、的试验研究、建立能准确反映气-液两相旋流分离机理模型的理论研究以及气■液两相旋流流场计算流体动力学(ComputationalFluidDynamic,简称CFD濮拟。1气■液旋流分离技术应用试验研究由于受气■液两相流体力学发展的限制,对于气■液旋流分离技术,以前进行的人部分工作都是基于应用和试验研究。即根据不同的要求开发研制不同结构的气-液旋流分离器，并对其分离特性进行试验测量和性能分析。其类型主要介绍如下。1.1管柱式气■液旋流分离器(Gas-LiquidCylindricalCyclone简写GLCC)1979年,Da
4、vies和Watson研制了管柱式气■液旋流分离器,是由垂直的筒形容器，安装了一个向下倾斜27°的切向进口管，上部出气管，下部排液管。切向进口给混合物提供了一个涡旋运动，气-液两相由于重力和离心力的综合作用,液体被驱向筒壁并向下从底部流出，气体径向向旋流器的小心流动并从顶部排气管离开分离器。海上采油代替传统的分离器，在改善分离性能的同时降低了成札1995年,Kouba等将GLCC用于多相流量计量，经过GLCC分离后的气液两相分别用单相流量计计量，然后再合并，避免了多相流测量中的问题；GLCC在地面和海上油气分离、井下分离、便
5、携式钻井设备、油气泵、多相流量计、天然气输送以及火炬气洗涤等具冇巨大的潜在应用⑴。1995年,Kouba等研究了GLCC的进口倾斜介度、操作压力、筒体和进口结构对于气相出流屮液体夹帯的影响,分析了GLCC分离器操作范用和分离效率的机理。1985年,Zikarev在靠近GLCC的底部开了一个矩形进口，理论分析和实验结果显示，这种结构操作时降低了液滴在气相岀流中的夹带。1.2螺旋片导流式气液分离器(CycloneGas-liquidSeparator简写CS)1996年,Franca等研制了螺旋片导流式气■液旋流分离器，肓接在井
6、II将气液进行分离，增加了采油回收率，分离后的气体和液体用不同的管道输送各和，使石油和气体分别经过各自的管道进入储油罐和储气罐，降低了多相流输送时易出现的断续流、堵塞和沉积等典烈问题。螺旋片导流式气■液分离器是一种结构简单、新型、高效、紧凑的气液分离装置,用于地而或井下天然气开采小的汕气分离，石汕开采屮的汕水分离，压缩空气的净化处理,航空宇宙小的氮气分离，还nJ用作水处理装置,其性能明显优同类设备。尤其在海上、偏远地区油井及远距离油气输送方面貝有较广泛的前景。目前国内外的井下油气分离基本都采用了螺旋式油气分离器。1.3轴流导
7、叶式气液旋流分离器2005年,屮国石汕大学多相流实验室研制了轴流导叶式气液旋流分离器，与切向进I」的GLCC和CS相比其采用轴向进料，旋转流山导向叶片产牛•，从而使旋转流保持稳定，并有助于维持层流特性，而且其显著特点是阻力损失较小。当采用轴向进料时，结构更加紧凑，适宜于井下狭长空间环境的安装操作。1.4管道式气液旋流分离器管道式气液旋流分离器,是用法兰将气液旋流分离器直接安装在石油或天然气的输送管道上,具有高效率、撬装化、可移动与小型化等优点。并且可以降低输送成本,降低了气液两相流输送时容易产牛的断续流、管道堵塞、沉积等多相
8、流输送的典型问题。2旋流分离器内气■液两和流场的测量研究旋流分离器内是复杂的三维强旋湍流场，一般都是用人虽的实验来寻找它的流动规律，并用来验证和补充理论研究的描述流动特性的数学模型。由丁•起步相对较晚，研究者对于气-液两相涡旋流动性能的研究，主要是参照旋风器和水力旋流器的涡旋流动的研究理论
