旋轉(zhuǎn)渦輪分離器的結(jié)構改進與試驗研究.pdf

1、近年來,不斷發(fā)展的海上油氣工業(yè)要求氣液分離器不斷向緊湊、高效、經(jīng)濟的方向發(fā)展。旋轉(zhuǎn)渦輪分離器是一種基于能量回收渦輪技術的緊湊型離心式分離器。它能在完成高效氣液分離的同時回收壓能,輸出軸功,符合分離器發(fā)展趨勢和節(jié)能的要求,發(fā)展前景廣闊。
　　 旋轉(zhuǎn)渦輪分離器主要包括兩相噴嘴、分離表面和殘余動能回收裝置等幾部分。之前課題組已經(jīng)對兩相噴嘴進行了詳盡的研究并制作了分離器樣機,本論文在本課題組前期研究的基礎上對氣液旋轉(zhuǎn)渦輪分離器樣機進行了

2、結(jié)構模擬改進和試驗研究。
　　 首先對分離器的重要組件分離錐體進行了模擬研究。采用Solidwors和Gambit軟件建立了內(nèi)部流場的幾何模型并劃分了網(wǎng)格。通過FLUENT軟件,采用RNG k-ε湍流模型,研究得到了分離錐體內(nèi)的流場情況,采用分散相模型(DPM)對氣相流場中的液滴運動特性進行了模擬研究。得到了分離器的結(jié)構參數(shù)及工況變化對分離效率的影響規(guī)律。結(jié)果表明液滴粒徑、進口流體速度等工況因素對分離效率的影響較大;分離表面的結(jié)

3、構參數(shù)比如錐體角度等對分離效率的影響要與噴嘴入射位置及角度、裝配距離等參數(shù)綜合考慮。建造了旋轉(zhuǎn)渦輪分離器樣機的性能評價試驗裝置,對樣機進行了試驗研究。結(jié)果表明分離器樣機可以在完成高效氣液分離的同時輸出軸功,分離效率在90％以上。通過試驗研究得到了分離輪錐度、轉(zhuǎn)速、進口工況等因素變化對分離器分離效率及軸功輸出的影響規(guī)律。在此研究基礎上,得出了樣機的最佳運行工況范圍。
　　 針對試驗研究中發(fā)現(xiàn)的樣機不足,我們對需要改進的結(jié)構——氣體