静动联合混样器的设计与仿真-论文.pdf

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1、2014年l0月枣庄学院学报0et．2014第31卷第5期JOURNALOFZAOZHUANGUNIVERSITYVol_3lN0．5静动联口，胃B样器的设计与仿真宫晓峰，于仁萍，李斌(1．烟台职业学院机械工程系，山东烟台264670；2．中国北车集团，山东济南250000)[摘要]针对阿拉山LI计量站对于石油混样的要求，结合现有静态混样器和搅拌式混样器的作业特点提出一种静动联合混样装置，该装置利用油液流动的残余压力驱动搅拌叶片对样液二次混合。本文将传统计算方法与FlowSimula．tion相结合对一次混样、二次混样装置的关键参数进行了确定，通过试验应用混合度评价指标对两种混样装

2、置进行了对比，试验表明该静动联合混样器具有更高的混合效率，符合预期结果．[关键词]石油；混样器；混合度；FlowSimulation；试验[中图分类号]TQ051[文献标识码]A[文章编号】1004—7077(2014)05—0025—060引言中哈原油管道阿拉山口站是中哈管道上唯一一个计量交接站点，阿拉山口计量站取样的代表性关系到原油品质检测、密度测定及水分质量等项目的代表性．自动取样装置24小时的原油样品量大约15L，混合后，取其中3L送实验室检测，1L仲裁留样．该样代表着近3万吨原油的理化特性，因．ttE所取样品混合的均匀性就显得至关重要．现有的混合装置主要有搅拌机搅拌混合和

3、静态混样器混合．本文结合上述两种混合设备的优点及其作用特点，针对原油样品的混合均匀性要求研制出一种静动联合混样器¨-5]．1整机结构与工作原理一蚕⋯一蠢⋯1．三项异步电动机2．联轴器3．齿轮泵4．溢流阀5．连接管路6．样品容器7．搅拌叶片8．搅拌叶轮回油管路9．溢流阀回油口10．吸油口11．SK型静态混样器12．冷却罩l3．取样阀图1静动联合混样器结构示意图[收稿日期]2014—06—10[基金项目]国家质检总局进口管输原油特性与动态计量误差的相关性评价的研究项目(项目编号：2011IK049)[作者简介]宫晓峰(1981一)，男，山东莱阳人，烟台职业学院机械工程系讲师，工学硕士，

4、主要从事流体装备的开发与研究等．·25·枣庄学院学报2014年第5期1．2工作原理静动联合混样器是将静态混样器的混合作用与叶轮式搅拌器的混合作用相结合从而实现液体的充分分割与汇聚．作业时，电动机带动齿轮泵从原油混合容器中吸油，在齿轮泵出油口处，通过三通管接头原油分别流向溢流阀和SK型静态混样器，当系统压力超过额定值时，溢流阀YF启，使原油直接流回容器，从而保证整个系统的安全性，同时，另一路油流经SK型静态混合器，经一次混合后进入喷油旋转搅拌器主腔体内，油液从叶片末端喷口不断喷出，其方向与旋转圆周相切，搅拌叶片在射流作用下转动，从而实现油液的二次混合．混合后的原油，通过接在管路中的取

5、样阀，可随时7b-便的对混合液体进行取样，为解决管路中温度过高问题，在多螺旋叶片混合器外侧增设一冷却罩体，冷却液可以通过注水口不断流进，通过出水口流出，以此消除混合升温对原油混合液的影响J．2样液特性与基本作业参数确定2．1样液特性需混合样液的基本特性：样品量15L，密度820—860kg／m，水分0．025％一0．15％，20摄氏度时运动粘度为5—10mm／s，常压蒸馏初馏点：40—48摄氏度．混合后的样品应当满足GB／T4756—1998对于样品品质进行检测，均化后水滴在1～50m，要求所测定的密度水分与其平均值的差值在表1所给的范围之内．表1样液特性2．2基本作业参数混合时间

6、直接影响样品的混合效果，根据GB／T4756—1998要求循环流速至少应足以使内含物每分钟循环一次，典型的循环时间为15min，样品量15L，因此该混合装置的平均流量Q=0．25L／s．可以确定混合动力源为Y801—4一B3的三项异步电动机，额定功率0．55KW，额定转速1600r／min，CB—B10型齿轮泵额定流量10mL／r，额定压力2．5MPa．3一次混合装置参数的确定3．1元件f／t转角度与相邻元件螺旋方向的确定SK型静态混样器相邻元件的螺旋7b-向对混合起着重要作用，相邻元件采用相反螺旋方向的结构时，不仅可以分割流体、增加流体界面面积，而且能够使流体在流动中产生周期性的

7、流向变化，即实现无序混合，从而避免无混死区的存在．该SK型一次混合装置混合元件扭转角定为120。，相邻元件采用反向螺旋．3．2混合元件个数的确定物料每经过一个混合元件就被分割成两层，当经过n个元件时其分割层数如式1所示：S=2“(1)式中：S一总层数；n一物料通过的元件个数应用Flowsimulation分析元件个数增加对混合器中流场轴向速度脉动的影响，其中．26．宫晓峰．于仁萍。李斌静动联合混样器的设计与仿真轴向速度脉动如2、3式所定义：召譬^

8、Idc冒重筮r√厂—