不同截面形状螺旋管内油水分离数值模拟

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1、第３３卷第４期辽宁石油化工大学学报Vol．３３No．４２０１３年１２月JOURNALOFLIAONINGSHIHUAUNIVERSITYDec．２０１３文章编号：１６７２桘６９５２（２０１３）０４桘００３３桘０４不同截面形状螺旋管内油水分离数值模拟倡牛辰瑞，马贵阳，张欣，李亮，石龙，孙蕾（辽宁石油化工大学石油天然气工程学院，辽宁抚顺１１３００１）摘要：螺旋管分离器具有结构简单、重量轻、分离效果好等特点，是目前最常用的一种离心分离器。对不同入口速度下的螺旋管和具有不同截面形状的螺旋管内油水分离进行数值模拟，得出了油水分

2、离规律：对圆形截面螺旋管，随着流速的增加分离效果变得明显，过大或过小的流速都影响分离效果；在截面面积相同的情况下，圆形截面的螺旋管的油水分离效果比方形和梯形截面的螺旋管明显。研究结果可为螺旋管技术的改进提供一定的理论基础。关键词：流速；截面形状；螺旋管；油水分离；数值模拟中图分类号：TE８９文献标志码：Adoi：１０．３６９６／j．issn．１６７２桘６９５２．２０１３．０４．００９NumericalSimulationofWater‐OilSeparationinSpiralPipewithDifferentSec

3、tionShapes倡NIUChenrui，MAGuiyang，ZHANGXin，LILiang，SHILong，SUNLei（CollegeofPetroleumEngineering，LiaoningShihuaUniversity，FushunLiaoning１１３００１，China）Received２５March２０１３；revised１１July２０１３；accepted２８October２０１３Abstract：Spiralseparatorhasthecharacteristicsofsimplestr

4、ucture，lightweightandwell‐separatedeffect，whichbecomesoneofthecommonestcentrifugalseparatorcurrently．CFDmethodwasusedtosimulatewater‐oilseparationinspiralpipeundertheconditionofavarietyofentrancevelocitiesandcrosssectionshapes，andobtainedawater‐oilseparationres

5、ultthatforaspiralpipewithcircularcrosssectionshape，theseparationeffectbecamesharperasthevelocityincreased，andtoofastortooslowvelocitybothimpactedtheeffect．Whentheywereequalcrosssectionareas，circularhadabettereffectthanladder‐shapedandsquarecrosssections．Basedon

6、thenumericalsimulation，theresultprovidedacertaintheoreticalbasisforspiralpipetechnology．Keywords：Flowvelocity；Sectionshape；Spiralpipe；Water‐oilseparation；Numericalsimulation倡Correspondingauthor．Tel．：＋８６‐１３８４１３００７１０；e‐mail：guiyangma１＠１６３．com目前，油水分离技术主要有重力分离法、电脱分

7、m／s）下的油水分离进行数值模拟和实验研究，提出［１］离法、离心分离法、化学处理法和聚结分离法等。了低入口流速下螺旋管管壁的最佳开孔位置；李广［４］离心分离法和电脱分离法能量消耗大，化学处理法军等对立式螺旋管和卧式螺旋管内油‐水液液两［５‐６］污染严重。重力分离法被广泛应用于油田开发中。相流动的流型进行了实验研究；高晖等先后对螺螺旋管分离器具有结构简单、重量轻、分离效果好等旋管内液固两相流颗粒和气液固三相流颗粒的分布［２］特点，成为目前最常用的一种离心分离器。国内规律进行了研究。学者对螺旋管内的流动进行了大量研究并取

8、得了不随着计算机技术以及计算流体力学的迅速发［３］少成果：中国科学院力学研究所的龚道童、周永等展，数值研究方法日益成熟，开始应用于模拟管道内［７］采用多相流模型对螺旋管在低入口流速（０．７９７流体流动情况，从而获得流体的流动特性。在实验的基础上，利用CFD方法对螺旋管内油水分离进收稿日期：２０１３‐０３‐２５行值模拟，得出了油水分离规律。作者简