軸流導(dǎo)葉式旋流分離器的研制.pdf

1、近年來,海洋油氣工業(yè)的大力發(fā)展對氣液分離技術(shù)提出了緊湊、高效、低耗的新要求,但目前的緊湊式氣液分離器大多存在壓降過大或結(jié)構(gòu)復(fù)雜、運動部件易出故障等不足。本文通過數(shù)值模擬和理論分析提出了軸流導(dǎo)葉式旋流分離器的結(jié)構(gòu)方案,對其流場特征及分離性能進行了深入研究,為其工業(yè)化推廣奠定了基礎(chǔ)。主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:
　　 以旋流分離的基本原理為基礎(chǔ),對軸流導(dǎo)葉式旋流分離器的結(jié)構(gòu)進行了初步分析,建立了軸流導(dǎo)葉式旋流分離器內(nèi)部流場的幾何模型,通

2、過CFD軟件FUJENT,采用RNGk-ε湍流模型,研究得到分離器的結(jié)構(gòu)變化對氣體單相流場特征參數(shù)的影響規(guī)律,采用離散相模型(DPM)模擬研究液滴在氣相流場中的運動特性,得到分離器的結(jié)構(gòu)參數(shù)及氣液流量變化對分離效率的影響規(guī)律。據(jù)此得到分離器的基本組成部分:螺旋形入口導(dǎo)葉、錐形內(nèi)部擋筒、殼體、集液腔及出口擴張段等。
　　 研究發(fā)現(xiàn),分離區(qū)內(nèi)部設(shè)置擋筒是可行的,既可阻止出口處的氣體漩渦反向擴散,又能夠提高流場的強度和穩(wěn)定性,從而改善

3、分離效果；分離器入口導(dǎo)葉入射角度β增大使流場的旋轉(zhuǎn)強度與壓降均增大、分離效率升高,而導(dǎo)葉葉片數(shù)目 Nv對分離效率影響很?。划?dāng)分離器內(nèi)外筒錐度一致時,流場最為穩(wěn)定,且分離區(qū)長度越長、錐度越大,分離效果越好,出口擴張段的壓力恢復(fù)作用也越明顯；若排液間隙大于排氣間隙,會導(dǎo)致后者壓力較低,液滴無法達到排液間隙,分離效率低下。上述規(guī)律為分離器結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇提供了依據(jù)。
　　 基于分離器的分離過程和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性要求,設(shè)計制造出軸流導(dǎo)葉式旋流分

4、離器原理樣機,對其分離性能進行了實驗評價。實驗研究表明,對于同一種入口導(dǎo)葉,液相流量不變時,分離器的壓降及分離效率均隨著氣相流量的增大而增大；當(dāng)氣液相流量不變時,β越大,分離器的壓降及分離效率就越大,而且隨著氣相流量的增加,β增大帶來的分離器壓降升高幅度越來越大,但對分離效率的影響程度逐漸減弱；在氣相流量不變情況下,隨著含液量的逐漸升高,分離效率逐漸增大,氣液質(zhì)量流量比越大,液相流量的升高造成的分離器壓降下降現(xiàn)象越明顯。實驗結(jié)果與模擬研