新型高效螺旋式复合气锚数值模拟与分析

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作者 赵庆丰 刘捷 柳莉娜 《机床与液压》 北大核心 2025年第1期162-167,共6页

在石油、天然气、煤层气和页岩气勘探与开采领域,当井下流体中含有大量游离气体时,这些气体会严重影响泵的效率。为了减小气体对泵性能的影响,需使用气锚将混合物中的气体分离出来。为实现高效的气液分离,结合重力差式分离和螺旋式分离... 在石油、天然气、煤层气和页岩气勘探与开采领域,当井下流体中含有大量游离气体时,这些气体会严重影响泵的效率。为了减小气体对泵性能的影响,需使用气锚将混合物中的气体分离出来。为实现高效的气液分离,结合重力差式分离和螺旋式分离的优点,研发一种新型螺旋式复合气锚。通过计算流体力学数值模拟方法,对内部流场进行数值模拟,并对工况参数进行优化。同时,对比不同结构参数(如螺旋圈数、螺距和孔眼宽度)对气锚的分离性能和压降的影响。结果表明:入口速度在5~9 m/s时分离性能较好;螺旋圈数对分离效率和压降影响不大;螺距越小,分离效率越高,且压降越大;孔眼宽度越大,分离效率越高,压降越小。 展开更多

关键词 螺旋式复合气锚 计算流体力学 数值模拟 气液两相流 分离性能

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高含气螺旋柱状气液分离器的分离规律研究

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作者 季豪 赵立新 刘琳 《石油机械》 北大核心 2024年第12期89-94,共6页

目前关于螺旋气液分离器的研究大多侧重于低含气体积分数条件下的分离性能,高含气体积分数下的分离性能研究相对较少。为此,对比了螺旋气液分离器在低含气和高含气条件下的质量分数场变化规律,并对其在低含气和高含气条件下底流出口含... 目前关于螺旋气液分离器的研究大多侧重于低含气体积分数条件下的分离性能,高含气体积分数下的分离性能研究相对较少。为此,对比了螺旋气液分离器在低含气和高含气条件下的质量分数场变化规律,并对其在低含气和高含气条件下底流出口含气体积分数、脱液效率、脱气效率以及切向速度场进行了分析。研究结果表明:入口含气体积分数在不断上升过程中,当达到50%时,气相几乎均匀分布在整个气液分离器,气液分离器当中已经没有明显的液相集中区域;当达到70%时,底流含气体积分数最高达到了49.5%,底流出口携气严重,同时脱液效率由最初的96.9%下降到55.4%,脱气效率由43.9%提高到80.8%。研究结果可为螺旋气液分离器在高含气条件下的模型结构优化设计提供理论依据。 展开更多

关键词 螺旋柱状气液分离器 高含气 流体域模型 数值模拟 流场分布

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级联式气液旋流分离器数值模拟 被引量：7

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作者 王振波 李腾 +2 位作者 孙治谦 耿坤 孙铭泽 《中国石油大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期121-129,共9页

针对天然气除液净化问题提出一种新型级联式气液旋流分离器,分别采用雷诺应力模型(RSM)、欧拉液膜(EWF)模型和离散相模型(DPM)对分离器的内部流场、液膜分布和气液两相流动进行数值模拟,并研究部分结构参数对流场和分离性能的影响。结... 针对天然气除液净化问题提出一种新型级联式气液旋流分离器,分别采用雷诺应力模型(RSM)、欧拉液膜(EWF)模型和离散相模型(DPM)对分离器的内部流场、液膜分布和气液两相流动进行数值模拟,并研究部分结构参数对流场和分离性能的影响。结果表明:分离器的流场分布有利于气液两相分离,为使二级分离空间收集的液体顺利降下,进口速度不宜过快;一级排气芯管上半部长度为140 mm和开口高度为60 mm,对应的分离效率最佳,两者对压降的影响较小;减小降液缝隙宽度,分离效率和压降都会提高。 展开更多

关键词 气液分离 数值模拟 流场分布 分离性能

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井下螺旋式气液分离器分离性能的数值模拟 被引量：14

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作者 王尊策 崔航 +2 位作者 李森 徐艳 张井龙 《科学技术与工程》 2010年第6期1358-1361,1371,共5页

为了实现井下气液高效分离、产出水回注和采气于一体,开展了新型井下螺旋式气液分离器的研究。应用计算流体力学方法(CFD)对螺旋式气液分离器的内部流场进行分析,并研究了螺旋圈数和螺距对螺旋式气液分离器性能的影响。该结果为井下螺... 为了实现井下气液高效分离、产出水回注和采气于一体,开展了新型井下螺旋式气液分离器的研究。应用计算流体力学方法(CFD)对螺旋式气液分离器的内部流场进行分析,并研究了螺旋圈数和螺距对螺旋式气液分离器性能的影响。该结果为井下螺旋式气液分离的进一步研究提供了参考依据。 展开更多

关键词 螺旋式气液分离器 数值模拟 分离性能

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高气液比工况的管柱式气液分离器分离性能研究 被引量：5

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作者 王庆锋 李中 +1 位作者 李凯 郝帅 《流体机械》 CSCD 北大核心 2018年第7期32-35,19,共5页

为了提高分离器结构紧凑性与分离稳定性,采用管柱式气液分离器进行高气液比工况下的气液分离操作。基于CFD数值模拟方法,运用雷诺应力模型对管柱式气液分离器内部流场进行模拟,运用离散相模型对液滴进行追踪,得到分离器内部的流场分布... 为了提高分离器结构紧凑性与分离稳定性,采用管柱式气液分离器进行高气液比工况下的气液分离操作。基于CFD数值模拟方法,运用雷诺应力模型对管柱式气液分离器内部流场进行模拟,运用离散相模型对液滴进行追踪,得到分离器内部的流场分布情况以及不同结构参数对分离器分离效率的影响。对具体工况下的管柱式气液分离器结构进行优化设计,为管柱式气液分离器在高气液比工况下的设计与应用提供参考。 展开更多

关键词 管柱式气液分离器 数值模拟 结构参数 分离性能

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结构参数对内联式脱液器分离性能的影响 被引量：4

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作者 卫德强 俞接成 陈家庆 《科学技术与工程》 北大核心 2016年第17期86-92,共7页

内联式脱液器是一种基于离心力作用并利用气液两相之间密度差进行气液相间分离的紧凑、高效型气液分离设备,因其可以减小自重及节省空间,且可在平台及海底应用而受到越来越多的关注。建立了一组内联式脱液器的数值结构模型,采用计算流... 内联式脱液器是一种基于离心力作用并利用气液两相之间密度差进行气液相间分离的紧凑、高效型气液分离设备,因其可以减小自重及节省空间,且可在平台及海底应用而受到越来越多的关注。建立了一组内联式脱液器的数值结构模型,采用计算流体力学(CFD)方法对其进行数值模拟研究。通过分析内联式脱液器内部的速度场及压力场分布情况,总结出影响内联式脱液器分离效率及压力损失的关键结构参数,包括叶片结构参数、分离腔长径比、气体出口管管径及深入长度、排液管管径等。同时,针对叶片结构参数(叶片数目及导向出口角)对内联式脱液器分离性能的影响,进行了数值模拟研究,推选出涡流发生器内最优的叶片结构参数(叶片数目为8,叶片出口角度为45°),从而可为后续内联式脱液器的结构优化、分离性能提升以及降低能耗提供一定的参考。 展开更多

关键词 内联式脱液器 气液分离 结构参数 分离性能 压力损失 数值模拟

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排气管插入长度对旋流分离器分离性能的影响 被引量：4

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作者 周云龙 米列东 《石油机械》 北大核心 2013年第9期94-98,共5页

排气管的结构形式对旋流分离器的性能影响较大。采用数值模拟方法研究了扩散锥形排气管插入长度对旋流分离器分离性能的影响。利用Fluent中提供的RSM模型对旋流器内气相流场进行了数值计算,计算时只考虑连续相对颗粒产生的曵力作用。分... 排气管的结构形式对旋流分离器的性能影响较大。采用数值模拟方法研究了扩散锥形排气管插入长度对旋流分离器分离性能的影响。利用Fluent中提供的RSM模型对旋流器内气相流场进行了数值计算,计算时只考虑连续相对颗粒产生的曵力作用。分析结果表明,增大排气管插入深度,分离器切向速度的最大值变小,压力损失减小;分离器分离效率随着第2项体积分数的增大而变大,当排气管插入深度在0.8a～1.0a时分离效率最大,当插入深度过大时导致环形空间变小,既增大了压降又促使短路流的形成;排气管最佳的插入深度为0.8a～1.0a。 展开更多

关键词 旋流分离器 气液分离 排气管 插入长度 分离性能 DPM模型 数值模拟

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泥沙浓缩旋管清液排放口布置形式 被引量：1

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作者 陈铂 赵利平 +4 位作者 陈绍文 黄良材 程永舟 喻黎明 陈宏 《水利水电科技进展》 CSCD 北大核心 2015年第3期80-84,98,共6页

为确定一种新型水力吹填用水沙分离装置——泥沙浓缩旋管关键部件清液排放口的布置形式,使用数值模拟与物理模型试验相结合的方法对初步拟定的几种清液排放口形式进行了研究,并综合考虑工程适用性与浓缩效率,选取垂直主管布置排放管的... 为确定一种新型水力吹填用水沙分离装置——泥沙浓缩旋管关键部件清液排放口的布置形式,使用数值模拟与物理模型试验相结合的方法对初步拟定的几种清液排放口形式进行了研究,并综合考虑工程适用性与浓缩效率,选取垂直主管布置排放管的外排放口作为该装置清液排放口。结果表明,该排放口形式的泥沙浓缩旋管不但可以提高吹填造陆入场泥沙浓度,同时还会降低入场泥沙细颗粒含量,从而改善吹填泥沙的工程性质。 展开更多

关键词 泥沙浓缩旋管 水沙分离 水力吹填 清液排放口 布置形式 数值模拟 模型试验

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新型螺旋管气液分离器分离性能数值模拟

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作者 薛国民 郭婵 +2 位作者 张永学 许欢 张新虎 《大庆石油学院学报》 CAS 北大核心 2011年第6期59-63,72,共6页

采用计算流体力学方法,选择双流体模型和RNGk-ε湍流模型对新型未开孔螺旋管气液分离性能进行数值模拟,分析螺距、管径等结构参数及液体黏度、入口速度、入口含气率等操作参数的分离效果.结果表明:在螺距为26.67和47.22mm,在入口速度为1... 采用计算流体力学方法,选择双流体模型和RNGk-ε湍流模型对新型未开孔螺旋管气液分离性能进行数值模拟,分析螺距、管径等结构参数及液体黏度、入口速度、入口含气率等操作参数的分离效果.结果表明:在螺距为26.67和47.22mm,在入口速度为1～30m/s时,增加螺距或入口速度可以改善分离效果.当入口速度较大时,减小管径可以改善分离效果;反之,当入口速度较小时,增大管径可以改善分离效果.减小液体黏度,可以改善分离效果.这可为螺旋管的开孔方案、分离性能实验及工程应用提供指导. 展开更多

关键词 螺旋管分离器 分离性能 数值模拟 RNG k-ε模型

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油品脱水用碟式离心机的流场及分离性能 被引量：8

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作者 张宇恒 袁惠新 +2 位作者 付双成 周龙远 牟宇慧 《石油学报（石油加工）》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期275-282,M0005,共9页

研究对象为油品脱水用碟式离心机,通过CFD模拟研究了碟式离心机碟片上螺旋型筋条对碟片间两相三维流动的影响规律。结果表明,同一径向位置上,相邻两碟片间液流的周向速度在平行于转轴的面内呈抛物线分布,接触碟片表面处流体跟随碟片旋转... 研究对象为油品脱水用碟式离心机,通过CFD模拟研究了碟式离心机碟片上螺旋型筋条对碟片间两相三维流动的影响规律。结果表明,同一径向位置上,相邻两碟片间液流的周向速度在平行于转轴的面内呈抛物线分布,接触碟片表面处流体跟随碟片旋转,远离碟片处流体的周向速度大于碟片的周向速度;螺旋型筋条能够有效地减小这种滞后性,而且能够有效地减小碟片间流动的湍流强度;不同碟片间的分散相体积分数分布不一,顶层和底层中的高,中间层内的低;同一碟片间,中性进料孔和定距筋条附近有水相浓集现象。螺旋型筋条能够有效地提高分散相分布的均匀性和分离效率,研究发现,螺旋型筋条的碟片结构能使碟式离心机实现航空煤油的高精度分离。 展开更多

关键词 碟式离心机 螺旋型筋条 两相流动 数值模拟 分离性能

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纯化天然气水合物螺旋分离器流场与性能分析 被引量：2

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作者 邱顺佐 王国荣 +3 位作者 王广申 钟林 李学峰 王腾 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期4856-4864,共9页

基于海洋天然气水合物固态流化开采方法的井下原位除砂提纯回填工艺,本文结合试采所得水合物浆体特征,设计用于解决设备磨损、储层坍塌等问题的井下除砂螺旋分离器,利用CFD数值模拟方法研究了入口速度和水合物体饱和度对井下除砂螺旋分... 基于海洋天然气水合物固态流化开采方法的井下原位除砂提纯回填工艺,本文结合试采所得水合物浆体特征,设计用于解决设备磨损、储层坍塌等问题的井下除砂螺旋分离器,利用CFD数值模拟方法研究了入口速度和水合物体饱和度对井下除砂螺旋分离器流场和性能的影响,得到了随着入口速度增加,流场中流体的速度急剧增大,特别是切向速度、分离效率增加。当分离效率为70%以上,分离器内压降急剧增大,表明分离器内部的能量损耗不断增加;随着入口水合物体积分数的增加,螺旋分离器内流场变化微小,水合物分离效率降低,砂分离效率增加;分离效率为80%以上,压降逐渐降低。说明该分离器的最佳操作区为入口速度范围为3~5m/s,水合物入口体积分数15%以下。研究结果表明:本螺旋分离器具有极佳的除砂效果;切向速度是决定分离器分离性能的关键速度,处理量的增大有利于水合物的提纯;海底水合物储层中水合物饱和度变化对螺旋分离器分离效率具有一定的影响,但螺旋分离器对其具有一定的适应能力;揭示了水合物井下螺旋分离器除砂的分离机理,为其设计提供了一定的依据,为海洋水合物储层开采防砂提了一种新的技术及装备。 展开更多

关键词 天然气水合物 纯化 井下原位 螺旋分离 流场 性能 数值模拟-计算流体力学

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直叶片离心喷雾气液反应器分离性能

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作者 张婉婷 许晓波 +3 位作者 邓列征 陈文武 金玉奇 胡大鹏 《大连理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期358-364,共7页

为了解决目前单重态氧发生器存在的气体处理量小、气液反应面积小和气液分离不彻底的问题,设计了一种雾化技术与离心技术相结合的两级排液式直叶片离心喷雾气液反应器.首先采用CFD方法,对该反应器建立了计算模型,研究了反应器中连续相... 为了解决目前单重态氧发生器存在的气体处理量小、气液反应面积小和气液分离不彻底的问题,设计了一种雾化技术与离心技术相结合的两级排液式直叶片离心喷雾气液反应器.首先采用CFD方法,对该反应器建立了计算模型,研究了反应器中连续相流场、离散相颗粒的运动特性,系统分析了粒径及转速对反应器分离性能的影响,获得了分离特性曲线.然后通过实验研究,分析了反应器在真实工况下的分离性能.综合研究表明,CFD模拟结果与实验结果比较吻合,CFD模型可用于该实验研究.反应器在5 mol/s的气体流量下对于粒径大于90μm的液滴在3000 r/min转速下分离效率100%,为单重态氧发生器的发展提供了参考. 展开更多

关键词 单重态氧发生器 离心喷雾气液反应器 分离性能 数值模拟 实验研究

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柱状气液分离器分离效果的数值模拟分析 被引量：7

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作者 马粤 朱红钧 +2 位作者 傅剑峰 张德政 杨佳奇 《石油机械》 北大核心 2019年第10期49-55,87,共8页

为了降低海管输送压力,减轻FPSO终端生产水处理负担,在采油平台新增一套油气水处理流程,流程中的气液分离器采用GLCC+立式分离器的设计。为探究处理量及液位控制等因素对其分离效果的影响,建立了新增系统中气液分离器的三维模型。借助AN... 为了降低海管输送压力,减轻FPSO终端生产水处理负担,在采油平台新增一套油气水处理流程,流程中的气液分离器采用GLCC+立式分离器的设计。为探究处理量及液位控制等因素对其分离效果的影响,建立了新增系统中气液分离器的三维模型。借助ANSYS FLUENT的Mixture多相流模型对分离器内流场进行数值模拟,分析了在不同处理量工况下和液位控制对分离效率的影响。研究结果表明:将分离器液位控制在80~100 cm,可以保证在平台采取各种增产措施的处理量工况下,液相出口的含气体积分数在2%以下,避免对下游油水分离设备产生影响,同时,气相出口携液体积分数控制在5%左右,含油体积分数在0.5%以下;分离器气相出口气体的洁净度未达到气浮选装置气源气的要求。研究结果可为海上采油平台油气水处理设备的选型、设计及工作参数的优化提供参考。 展开更多

关键词 气液分离 分离效果 数值模拟 处理量 液位控制 GLCC

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