摇摆条件下重力油水分离器的性能研究.pdf

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1、366化工机械2014拄摇摆条件下重力油水分离器的性能研究候健俞接成吴立志(1．北京化工大学；2．北京石油化工学院)摘要海上采油浮动平台由于受到波浪、海风及水流等因素的影响，产生的摇摆将影响重力油水分离器的分离性能。借助数值模拟手段，利用计算流体动力学软件Fluent对重力油水分离器在不同摇摆情况下的油水分离进行了模拟，分析了摇摆的频率和振幅对油水分离性能的影响。数值模拟结果表明，剧烈的摇摆会明显降低油水分离效率，频率越高、摇摆幅度越大，对其分离性能的影响越大。关键词重力分离器油水分离摇摆性能研究数值模拟中图分类号TQ051．8文献标识码A文

2、章编号0254—6094(2014)03-0366-05重力分离器是一种利用重力对互不相溶、存相流理论和计算机技术的迅速发展极大地推动了在密度差的不同种流体进行分离的一种设备，广分离器的理论研究。泛应用于石油、化工等行业。重力式油水分离设大量的研究者借助于CFD手段对油水重力备是油田地面工程中应用最广、最基本也是最重分离器的性能和内部构件对其分离性能的影响进要的工艺设备之一¨。随着石油开采向近海和行了研究。蔡飞超等建立了油水两相分离的数值远海的延伸，新问题也随之出现，首先是海上采油模型，对油水重力分离器的前半段建立了简化模浮动平台对体积的要求

3、，重力油水分离器的体积型，研究了流场流动和分离特性，并进一步分析了通常较大，根据处理量的不同，有的重力油水分离进口速度、油滴直径对流动和分离的影响；De．器长达十多米，海上采油平台的建造成本与平台rekW等运用PHOENICSV1．5软件，采用一8模面积成正比。相对于陆地油田，海上采油平台型，把油水重力分离器简化为二维模型，对其进行对空间有着严格的要求，因此必须开发高效、小型了模拟并将结果与试验测量结果进行了比较，两化的重力油水分离器；另外，海上采油浮动平台受者之间吻合良好；刘洪河通过应用Fluent软件波浪、海风及水流等因素的影响常处于摇晃

4、状态，模拟了不同油滴粒径下油水混合物的分离情况，还需要分析在这些外力作用下产生的晃动对油水得到了新型油水分离器的适用范围和分离效分离器分离性能的影响。用于海洋采油平台或海率；吕宇玲等应用Fluent软件的标准．i}．模型底水下生产系统的分离器，应具有结构简单、高效和多相混合模型，对重力式油水分离器的流场进紧凑、安全可靠、容易安装及维护等特点。行了三维数值模拟，得到含有两种不同人口构件、由于影响油水分离过程和效果因素的多样性4种不同整流构件和6种不同聚结构件的分离器和复杂性，很难通过理论方法给出较为精确的结内部速度矢量和流场，分析并比较了不同构

5、件的果，而单纯通过试验手段则缺乏对初始设计的指分离特性。导性，还要面临成本等方面的压力。随着数值模尽管有众多研究者采用数值手段对重力油水拟技术的发展，数值方法已逐渐应用于多相流动分离器进行了数值模拟，但所研究的重力分离器的研究之中。数值模拟比试验的方法周期短、成均为固定情况，对因海浪等作用而处于摇摆情况本低，而且能够刻画流动的细节。近年来，多下的重力油水分离器的数值研究尚未见有相关文北京市教育委员会科技计划面上项目资助(12010223006)。侯健，男，1988年6月生，硕士研究生。北京市，100029。第4l卷第3期化工机械369■■■■

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7、i一一褂超b．摇摆扳幅为1．O'irm摇摆振幅／m图7相同摇摆周期、不同摇摆振幅下分离后的油相体积分数的对比图10摇摆振幅对除油率的影响图8为非稳态方案①～⑤下，油水分离器分3结束语离效果与稳态方案分离效果(除油率)的对比，从模拟计算结果表明：减小分离器入口流速有图8可以看出，在同样的油滴粒径和人口流速下，利于改善分离器分离效果；混合液中油滴粒径越摇摆状态相比稳定状态来说除油率有不同程度的大，分离效率越高；重力分离器在稳态下的油水分降低。图9为非稳态方案⑥～⑩下，相同摇摆振离效果优于非稳态下的油水分离效果；重力分离幅

8、(0．4,rrm)、不同摇摆周期下分离器的除油率，器在非稳态下摇摆周期越长、摇摆频率越低、振幅从图9可以看出，在摇摆作用下，分离器的除油率越小，重力分离器的分离效果越好。在入口流速随摇摆周期的增大、摇摆频率的减小而升高，在摇较低时，各油滴粒径的油水混合物分离效果均比摆周期为2．50s及以上时油水分离效果较好，剧较理想，入口流速小于1．5m／s时分离效果较好。烈的摇摆将显著影响重力分离器的分离效果。图随着流速的增加，分离效果逐渐下降，减小分离器l0为非稳态方案⑩～⑤下，相同摇摆周期人口流速有利于改善分离器效果；混合液中油滴(2．50s)、不同摇

9、摆振幅下分离器的除油率，从图粒径越大，分离效率越好，该分离器模型在油滴粒1O可以看出，在摇摆作用下，分离器的除油率随径3001xm时分离效果较好；摇摆对重力分离器的