用于天然气净化的导叶式旋风管三相旋流分离数值模拟研究

【摘要】：为进一步优化旋风分离管的结构和提高分离效率，满足当前海洋油气田开采对天然气净化的分离性能要求，本文针对海上油气田天然气开采净化中存在的问题，设计了一种高效的导叶式旋流分离器，并对其进行数值仿真和实验研究。应用FLUENT软件对导叶式旋流分离管内部的三相旋流分离进行数值模拟研究，这包括旋风管内气相流场的研究和气固及气液分离的数值模拟，在文献调研和数值模拟以及实验测量的基础上，对旋风管内气、液、固三相流流动规律进行了研究，研究内容如下： 1)讨论分析天然气净化中常用的几种分离技术。这些技术的优缺点和导叶式旋流分离的主要优点，确定研究的主要目标参数值：①、在设计流量范围内可以基本除净8μm以上的固体颗粒和5μm以上液滴；②、在中低压情况下，旋风分离器压降小于25KPa。 2)通过建立导叶式旋流分离管数值模型，对旋风管内气液两相流和气固两相流的流动规律进行研究，优化旋风管结构。同时模拟实际工况进行数值模拟计算。在单管数值模拟中考虑解决天然气“夹带”杂质流向下游的情况，重点放在提高分离效率和减少压降阻力这对矛盾，找到旋流分离规律。 3)实验研究分析：进行导叶式旋风管气固分离实验、气液分离实验、气相流场以及多管组合的分离实验研究，来验证数值模拟的准确可靠性。 【关键词】：天然气 旋风管 旋流分离器 气相流场 数值模拟 气液分离 气固分离 分离效率
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TE644
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-24
• 1.1 课题的研究背景及意义11-13
• 1.2 天然气净化分离的原理和存在的问题13-20
• 1.2.1 重力沉降分离13
• 1.2.2 惯性碰撞分离13
• 1.2.3 旋流离心分离13-16
• 1.2.4 丝网填料气液分离16-17
• 1.2.5 过滤式分离17
• 1.2.6 膜分离技术净化天然气17-18
• 1.2.7 吸收法脱水18-19
• 1.2.8 超音速气液分离19-20
• 1.3 天然气旋风分离技术国内外的研究及应用现状20-22
• 1.4 研究要达到的目标22
• 1.4.1 分离效率：22
• 1.4.2 设备压降损失22
• 1.5 研究的难点和关键问题22-24
• 第二章 总体方案24-27
• 2.1 调研24
• 2.2 编制计划24
• 2.3 采用的研究方法、试验方法和技术路线24-27
• 2.3.1 旋风单管的分离性能研究与结构设计24-25
• 2.3.2 多管组合的分离性能25-26
• 2.3.3 旋流分离器罐体26-27
• 第三章 旋流分离数值模拟27-84
• 3.1 导叶式旋风管结构27
• 3.2 旋风管内气固两相流动的数值模拟27-34
• 3.2.1 三维几何建模及网格划分27-29
• 3.2.2 数值计算模型及边界条件的确定29-30
• 3.2.3 导叶式旋风管内气相流动的数值计算结果30-32
• 3.2.4 导叶式旋风管内固相颗粒运动的数值计算结果32-34
• 3.3 旋风管内气液两相流动的数值模拟34-42
• 3.3.1 气液两相数值模拟的边界条件及计算模型34-37
• 3.3.2 气液两相数值模拟结果37-42
• 3.4 多管式旋流分离器气相流场的数值模拟42-57
• 3.4.1 基本几何结构42
• 3.4.2 基本几何结构的网格化分42-45
• 3.4.3 网格质量检查45-46
• 3.4.4 FLUET 软件求解设定46-47
• 3.4.5 分离器内压力场分布47-49
• 3.4.6 分离器内速度场分布49-52
• 3.4.7 各单管进气均匀性的分析52-53
• 3.4.8 公共灰斗内各单管间的“窜流”53-56
• 3.4.9 窜流强度的计算56-57
• 3.5 多管式旋风分离器气固两相流流动规律的数值研究57-84
• 3.5.1 湍流模型及控制方程57-58
• 3.5.2 两相流模型58-60
• 3.5.3 边界条件和初始条件60-62
• 3.5.4 单管速度及压力分布62-64
• 3.5.5 单管间速度分布对比分析64-67
• 3.5.6 排尘室内速度场分布67-68
• 3.5.7 气流流动规律68-69
• 3.5.8 固相流场69-84
• 第四章 实验研究84-89
• 4.1 气液分离实验84-86
• 4.1.1 实验装置流程84-85
• 4.1.2 实验结果85-86
• 4.2 气固分离实验86-89
• 4.2.1 实验装置流程86-87
• 4.2.2 实验结果分析87-89
• 结论89-90
• 参考文献90-92
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果92-93
• 致谢93-94
• 附件94

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

暴雨径流固态污染物旋流分离研究    王宏,李广贺,张旭,周鲲

排气结构对导叶式旋风管内颗粒运动的影响    王建军;裴秀丽;金有海;

试论油水分离技术走向旋流化的辨证发展过程    陆耀军

紧凑型油水处理技术及设备    邓松圣,周明来

新型高效移动式含油污水处理工艺    周劲;佟立强;

含油废水气浮旋流组合处理技术浅析    王波;陈家庆;梁存珍;桑义敏;

旋流分级技术在矿物加工中的应用    夏红峰;张永刚;张永涛;西作海;梁晶日;

沉降分离过程的特性、术语及符号    袁惠新

水力旋流污泥浓缩试验研究    赵立新,蒋明虎,李枫,张勇

井下离心旋流式高效油气分离器性能模拟试验    李增亮;孙浩玉;

船舶压载水的旋流分离处理    任福安;殷佩海;

波浪在波流相互作用中对底应力及流速的影响研究    林祥;尹宝树;杨德周;

海平面上升对江苏沿海潮波影响研究    陈可锋;季小强;李鑫;

公路隧道火灾热气流运动规律的研究    杨欣;程文;川端信义;

激光驱动惯性约束聚变数值模拟研究进展及其相关的原子物理过程    裴文兵;

不可压混合层中一种增强混合的新方法    张东明;

电子回旋共振放电的数值模拟    金晓林;

泡沫铝填充圆管三点弯曲性能研究    张晓晴;黄小清;汤立群;

流体动力学帽状剪切实验数值模拟    陈勇梅;黄西成;

强流脉冲离子束辐照混合双层靶的数值研究    吴迪;张建红;王静;雷明凯;宫野;

风能项目组研讨数值模拟产品共享    通讯员 朱江　冯明农

旋流分离技术应用待突破    本报记者 董小雷

胜利油田钻井院三项成果获国家专利    李江辉　梁子波

探寻“大气”的奥秘    本报记者　赵亚辉

二重大型铸锻件数值模拟国家工程实验室获批    张晓健

在计算机上模拟大气和海洋运动    向杰 实习生：孙馨

材料热处理过程的数值模拟    上海交通大学 潘健生

大庆两江南娱乐尤文图斯入口 项目获国债补贴    宜班

炼钢与环境技术的研究方法    杨雄飞

数值模拟预测工程效果指导工程建设    本报记者 吴楠　通讯员 许家帅

导叶式旋风管内气固两相流动控制与分离性能计算方法的研究    马艳杰

催化裂化三旋内部气固两相流动分析    张建

船舶压载水旋流分离处理的应用理论研究    任福安

全旋流分离马铃薯淀粉试验研究及计算机模拟    李树君

济阳坳陷馆陶组构造特征及成藏模式研究    孙喜新

液体射流分裂雾化机理及内燃机缸内工作过程的模拟    严春吉

复合期权与路径相关期权定价理论模型、数值模拟及应用研究    何志伟

超细粉再燃低NO_x燃烧技术的数值模拟与实验研究    郭永红

淮河试验时期的能量与水份循环研究    胡国权

管阵流体弹性不稳定性研究及流体诱发振动数值模拟    吴一红

用于天然气净化的导叶式旋风管三相旋流分离数值模拟研究    王英

新型直流导叶式旋风管的性能研究    满晓伟

深水双梯度钻井空心球注入与分离技术研究    杨树东

底流管结构对旋流分离的影响机理及实验研究    刘道友

固—液分离水力旋流器的性能研究    苏阳

油品中超细颗粒的旋流分离实验研究    李志明

全旋流分离马铃薯淀粉实验及数学模型的研究    林亚玲

催化裂化第三级旋风分离器新型单管的开发研究    张艳

超声速旋流分离器结构设计及流场模拟    杜永军

汽轮机叶片精锻工艺CAD与成形过程数值模拟    彭志