级联式气-液旋流分离器流动特性数值研究

为探究级联式气-液旋流分离器流场特性,了解短路流这一特殊流型对其性能影响,采用雷诺应力模型和离散颗粒模型对气、液两相流动特征进行数值模拟,通过Q准则对涡流特征进行识别。研究结果表明,级联式气-液旋流分离器一级旋流管内流动特性与传统旋流分离器相似,增加二级旋流管使级联式气-液旋流分离器内形成了大量的局部二次涡流。当入口气速为7 m/s时,级联式气-液旋流分离器中一级旋流区内短路流流量高达入口流量的70.28%;增设二级旋流管对改善分离器性能具有重要作用,两级分离后级联式气-液旋流分离器对直径6μm以上的液滴能够实现完全分离。本研究为气-液旋流分离器的结构开发和级联式气-液旋流分离器的应用提供了思路和基础数据。

柱状旋流式气液分离器研究进展

基于国内外对柱状旋流式气液分离器的研究成果,对如何提高气液分离器的分离效率进行研究综述。系统阐述了气液分离器的作用及影响分离效率的因素,从结构改进、流场优化和增加辅助设备三个方面进行了总结。为制冷系统中设计和应用柱状旋流式气液分离器提供了基础资料。

新型管柱式气液旋流分离器

管柱式旋流分离器是一种带有倾斜切向入口及气体、液体出口的垂直管。它依靠旋流离心力实现气、液分离 ,与传统容器式分离器相比 ,具有结构紧凑、重量轻、投资节省等优点 ,是替代传统容器式分离器的新型分离装置。在气液两相旋流分析的基础上 ,建立了预测分离性能的机理模型 ,该模型包括了入口分离模型、漩涡模型、气泡及液滴轨迹模型 ;依据机理模型 ,提出了管柱式旋流分离器工艺设计技术指标和工艺设计步骤 ;计算示例显示分离机理模型是合理的 ,适于工程设计。

气-液柱状旋流式分离器控制策略综述

随着气-液柱状旋流式分离器(GLCC)的广泛应用,对其分离效果的要求也越来越高。通过在GLCC分离装置中引入控制系统,可以减小内部液位压力的波动,从而保证良好的气液分离效果。控制系统的优劣决定了气液分离效果的好坏,进而影响整个计量系统的性能。总结了用于GLCC的多种控制策略,并对未来控制策略的研究和应用进行了展望。

新型柱式气液旋流分离器数值计算

应用CFD技术对新型柱式气-液旋流分离器内气、液2相的分离过程进行了数值计算。结果表明:气、液2相介质由斜切入口进入柱式旋流器后,在离心力、重力和浮力的共同作用下呈螺旋运动,并迅速发生分层和分离;在旋流器的轴平面上,密度场、气相和液相的体积分数分布都存在一个"U"形过渡区;该分离器能有效脱除天然气中的液相成分。

柱状气液旋流分离器的研究现状及应用前景

气液旋流分离器(GLCC)依据离心分离原理实现气液的分离,与传统的依靠重力实现气液分离的容积式分离器相比,具有结构简单、能耗低、质量轻、应用方便等优点。简要介绍了GLCC的结构、工作原理和研究现状,在此基础上,较为详细地描述了其在石油石化工业中的应用前景。

柱式气液旋流分离器结构优化的数值模拟研究

伴随着油田的进一步开采,井内的气液有效分离变得越来越重要。柱式气液旋流分离器由于结构简单和制作成本低而在油田很受欢迎。一个典型气液旋流分离器被用于数值模拟计算。基于混合物模型下的三维湍流模型被用来描述分离器内混合物流动情况。通过数值模拟,分析了不同参数下(分离器长度、出口直径等)的气液分离效率。随着分离器长度增加,气液分离效率降低;随着出口直径的增大,气液分离效率先提高后降低。矩形入口形状比圆形入口形状更适合旋流分离器,气液分离效率从66.45%提高到79.04%。最后,最佳几何结构被提出,在最佳结构下气液分离效率为86.15%。

基于相似分析和人工神经网络的管柱式气液旋流分离器压降预测模型

为了全面预测管柱式气液旋流分离器的分离性能,对其气液相流动现象进行相似分析,获得表征气液相流动的关键相似准数。在此基础上,结合大量试验数据,运用MATLAB神经网络工具箱,建立3层BP神经网络模型。通过输入表征结构参数、操作参数和液相物性参数的相似准数,模拟输出溢流压降。结果表明,将相似准数作为参数对神经网络进行训练可提高神经网络的泛化能力,其预测值与试验值吻合良好,平均误差小于15%。将相似理论与人工神经网络相结合是预测管柱式气液旋流分离器分离性能的有效方法。

小型柱式气液旋流分离器在海洋平台的应用前景分析

目前，海洋平台主要依靠常规容器式分离器来处理井口油气水，但经济性和操作压力条件不断要求其寻找新型高效、低成本的小型分离器。与容器式分离器相比，小型柱式气液旋流分离器（GLCC）具有结构简单、价格低廉、重量轻等特点，基本不需任何维护，而且易于安装及操作。本文详细介绍了GLCC技术的发展现状及其在海洋平台的应用前景，并提出了今后的发展方向。

旋流式气液分离器压降计算模型的应用探讨

分析制冷系统中几种常用的旋流式气液分离器压降模型的计算方法,并对旋流分离器的升气管压降计算模型进行了计算对比。分析发现:对于一个光滑器壁的旋流分离器在低入口浓度下的压降,使用简单的经验压降模型是足够的;但旋流分离器器壁粗糙时,则使用Barth模型和Muschelknautz模型更合适;而Stairmand模型对摩擦系数的计算较为精确。

柱状气液分离器入口组合立管内液塞特性研究

目前,对于柱状气液分离器(GLCC)组合立管内液塞的运动规律研究较少。为进一步完善GLCC入口流型控制策略,以GLCC入口管与来流管线之间的组合立管为对象,建立了一套气液两相流试验系统,试验研究了该组合立管内液塞速度、长度及动能比的变化规律。研究结果表明:(1)液塞通过组合立管时由减速运动转变为加速运动,组合立管同一位置处液塞长度的概率统计符合对数正态分布;(2)平均液塞长度沿组合立管先增大后减小,并且变化幅度随折算气速增大而减小;(3)液塞动能比沿组合立管先减小后增大,出口段液塞动能比随折算气速增大而减小。

柱状气液旋流器的入口形式优化

柱状气液旋流分离器由圆筒、进口管(入口)、上部溢流口(出气管)、下部底流口(排液管)组成。入口管为整个旋流分离提供旋转动力,并决定了混合相的气液分布以及混合相进入柱状气液旋流分离器最初的切向速度。针对柱状旋流器的入口形式进行了数值模拟研究,模拟结果表明,入口倾角为30°,入口布置于0.08 L位置,采用矩形喷嘴及单入口形式将保证柱状气液旋流器具有最优的分离效果。

柱状气液旋流器的耦合流变水力特性模型

利用改进的柱状气液旋流器(GLCC)机械设计模型计算并预测出该模型的气液耦合流动的流变水力特性,如临界速率、平衡液位高度、零净液体流量及液体携带起始点等。柱状气液旋流器机械设计模型的确定对平衡液位模型和气-液界面模型的建立有重要意义。推导出了净液体流量为零时的最大液体容量,并得出在一种临界参数下气体中无液体携带和液体中无气体携带的条件。液体携带起始点的提出和预测为获得较为完整的气液耦合流变临界操作参数提供了依据,而且为今后柱状气液旋流器的推广应用提供了参考。

气液旋流分离器结构改进和性能模拟

应用数值模拟和理论分析相结合的方法,应用Fluent软件研究了管柱式气液分离器内部的流场特性。通过对不同结构构件GLCC的流场进行分析,优选出了高效的结构型式。首先对入口构件的型式、角度及入口位置进行油气两相模拟计算。结果表明,入口构件确定气液分布和GLCC的初始切向速度。最佳入口构件型式为下倾新月形入口,入口角度为27°,其性能最优。

多管直流式旋流分离器的性能实验与结构优化

为研究多管直流式旋流分离器的气液分离性能,对其在具有不同结构参数的导向叶片下进行了实验研究,考察了导向叶片类型、叶片出口角度和叶片数对压降和气液分离效率的影响。此外,对2种类型的导向叶片分离性能进行了对比分析。最后,在优选的导向叶片基础上探究了进气室抽气对分离效率的影响。实验结果表明:相对于叶片数,叶片出口角是影响分离器阻力特性的主要因素;在达到临界浓度之前,入口流量越大、叶片出口角越小,分离效率随浓度的增加而增大;侧缝抽气在低含液浓度区域对不同类型的导向叶片分离效率均有利;利用不同结构参数和侧缝抽气之间的组合方式,得出基于入口流量和气体含液浓度的导向叶片选型图。

两钠尾气分离器的技术改造

对直接法生产两钠 (硝酸钠和亚硝酸钠 )的工艺过程作了简介 ,分析了原设计中尾气分离装置存在的缺陷 ,对尾气分离装置进行了改造并取得了良好的效果。

基于管柱式气液旋流分离器的井口多管束分离装置结构优化

单井计量是油田开发过程中的一项重要工作,而气液分离效果直接影响到计量结果的准确性.管柱式气液旋流分离器(GLCC)因体积小、效率高、适用范围宽而被广泛应用,但基于GLCC发展多级一体化分离装置一直被受到关注.考虑一级分离入口斜管倾角、一级分离入口形状、气相分离弯管仰角及二级分离管束规格,采用多相流Mixture模型和雷诺应力RSM模型,对基于GLCC的井口多管束分离装置结构形式进行了优化,并定量揭示了不同结构形式下的气液分离效率.结果表明,在经过GLCC一级旋流分离后,进入多管束二级分离单元,能够进一步改善气液分离效果,提高气液分离效率,但两级分离单元的结构特征均对分离性能具有显著影响,优化GLCC一级旋流分离入口斜管的倾角为30°,入口形状为圆形,相应可获得稳定的压力分布、较为均匀的流场迹线和更高的气液分离效率,优化气相分离弯管的仰角为35°、二级分离细管束数量与管径分别为6支和40mm,可使对应分离压降在3kPa,气液分离效率接近70%.

直流式气液旋流分离器高效数值求解算法

为了克服直流式气液旋流分离器数值计算过程中收敛速度较慢、健壮性较差的问题,急需引入高效稳定的数值求解算法。首先建立了直流式气液旋流分离器的物理数学模型,然后分别采用SIMPLE、SIMPLEC和IDEAL 3种压力速度耦合算法对旋流器进行数值求解,比较了3种算法的计算效率和健壮性。数值计算结果表明:在不同网格数量、入口速度和湍流模型下,IDEAL算法的收敛性和健壮性均优于传统的SIMPLE和SIMPLEC算法,因此建议在旋流器数值计算中采用高效稳定的IDEAL算法。研究结果为后续旋流器内气液两相复杂流动特性的研究及分离性能的预测奠定了基础。

SFS-GLCC分离器结构设计及优化

针对传统旋流分离设备应用条件限制性大、工况环境敏感性高和出口流体排放不佳等缺点,利用雷诺应力模型设计了一种带有圆形稳流器、螺旋式入口和锥式筒体的稳流螺旋驱锥式气液旋流分离器(SFS-GLCC分离器)。SFS-GLCC分离器的螺旋式入口能促进气液两相分层,使入口流型呈现团状流;稳流器可避免底流口夹带气和溢流口排气不彻底;锥式筒体能提高流体旋转速度,延长分离液腔内停留时间。基于Python液滴破碎的TAB判定模型和剪切气流驱动下旋流器内液滴破碎模拟,得到如下结论:SFS-GLCC分离器气柱边缘和器壁附近切向速度变化起伏大,具有很高的速度梯度,位于该区域的液滴稳定性较低,更易变形和破碎;入口速度为40 m/s时液滴稳定性更强。研究结果可为气液旋流分离器的优化设计提供一定的借鉴和参考。

低入口含气率下柱状旋流器气液分离特性研究

本文针对入口含气率低于0.1条件下柱状旋流器内气液分离性能开展实验研究,获得入口气液流量对气泡运动过程、分离效率、压降以及压力分布的影响规律。结果表明,气泡群按照近似螺旋线向中心移动,且存在气泡径向运动突然加快的现象。受湍流弥散及周围气泡尾迹等影响,气泡群中单个气泡运动规律与旋流场中单气泡运动特性有所区别。溢流水流量和溢流水分流比例与入口气液流量大小密切相关。分离器压降随着气液流量增加而增加。通过比较分离器壁面压力沿轴向分布,发现切向入口形成的气液旋流快速衰减,未能有效向下游发展。