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题名逆流式双螺旋叶片气液固多相旋流分离特性
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作者
王浩凯
刘新福
李清平
姚海元
刘春花
李明
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机构
青岛理工大学机械与汽车工程学院
中海油研究总院有限责任公司
中国石油大学(华东)机电工程学院
中国石化大连石油化工研究院
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出处
《石油机械》
北大核心
2024年第6期70-77,共8页
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基金
国家自然科学基金面上项目“深层大斜度井段多因素耦合排采泵动态特性及气-水-粉多相流态运移机制”(52074161)
泰山学者工程专项“深水可燃冰多场多相管式多级分离与流动保障机制”(tsqn202211177)
+1 种基金
山东省高等学校青创人才引育计划项目“海洋工程可燃冰高效分离装备技术”(2021-青创-30613019)
山东省自然科学基金面上项目“深水管道水合物多相多组分液塞耗散机理与流动安全机制”(ZR2022ME173)。
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文摘
针对海洋平台空间的局限性和天然气水合物开采特殊工况,设计了一种结构紧凑、分离效率较高、维护成本低的逆流式双螺旋叶片气液固多相旋流分离器,以期实现海上平台天然气、泥质粉砂和海水多相混流的高效分离。综合高含气、高流量、小粒径等因素耦合作用,建立气液固多相分离湍流数学模型,采用SIMPLE压力-速度耦合算法进行求解,揭示螺距、螺旋叶片头数和螺旋圈数等叶片结构参数对气液固多相旋流分离性能的影响规律;并依据气液固多相旋流分离双螺旋叶片的单因素优化结果,量化分析入口流速、含气体积分数、泥质粉砂粒径等生产参数对气液固多相旋流分离性能的影响程度。研究结果表明:当螺旋叶片的螺距为70 mm、螺旋头数为2且螺旋圈数为3时,逆流式双螺旋叶片气液固多相旋流分离性能最佳;增大入口流速可有效提高分离效率,入口流速达到3.0 m/s时,气、固两相分离效率分别提高至98.6%和83.2%;而含气体积分数由30%增至45%时,气相分离效率由99.4%降至96.5%,且气相出口含气体积分数由81.1%增至91.9%;泥质粉砂的粒径尺寸会影响分离效率,粒径尺寸为70 um时,分离效率可达93.4%。所得结论可为适用于天然气水合物开采的气液固多相分离器的设计和优化提供参考。
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关键词
天然气水合物开采
多相旋流分离
螺旋逆流式
双螺旋叶片
分离性能
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Keywords
gas hydrate exploitation
multiphase cyclone separation
spiral reverse flow
duplex spiral blade
separation performance
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分类号
TE934
[石油与天然气工程—石油机械设备]
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