圆管气-液旋流分离器的数值模拟

建立了圆管气-液旋流分离器结构设计简化模型,通过研究液滴和气泡的轨迹并结合传统分离器的设计经验,完成分离器的结构参数设计和计算。使用Fluent软件对单、双入口分离器内部速度分布和压力分布进行数值模拟研究。轴向速度在分离器中心区域方向向上,在该区域外侧向下,拟合了最大轴向速度与入口混合物速度的经验关联式;切向速度在分离器中心位置为0,在径向先增大后减小,在壁面处为0,漩涡在最大值两侧分为两层,内侧为准强制涡,外侧为准自由涡;径向速度数量级比切向速度和轴向速度均小,并且在轴线的两侧一正一负,在分离器中心位置为0,沿着径向先迅速增大后减小,在壁面处为0。在下部液相空间的截面上,压力在圆管壁面处最大,在中心处最小;在轴向上,随着液位的升高,压力逐渐增大。对比单、双入口分离器的模拟结果,双入口切向速度、径向速度和压力的分布对称性更好,流场更稳定,动能损失更小,由此证实了在单入口情况下,分离器流场的不对称性由入口效应所致。     

直流式气液旋流分离器高效数值求解算法

为了克服直流式气液旋流分离器数值计算过程中收敛速度较慢、健壮性较差的问题,急需引入高效稳定的数值求解算法。首先建立了直流式气液旋流分离器的物理数学模型,然后分别采用SIMPLE、SIMPLEC和IDEAL 3种压力速度耦合算法对旋流器进行数值求解,比较了3种算法的计算效率和健壮性。数值计算结果表明:在不同网格数量、入口速度和湍流模型下,IDEAL算法的收敛性和健壮性均优于传统的SIMPLE和SIMPLEC算法,因此建议在旋流器数值计算中采用高效稳定的IDEAL算法。研究结果为后续旋流器内气液两相复杂流动特性的研究及分离性能的预测奠定了基础。     

离心式气液分离器流场的全三维数值模拟

针对适用于高密度、高粘度钻井液气液分离系统二级分离的离心式气液分离器,运用CFD商业软件对其进行了全三维数值模拟,通过选取适当的数学物理模型得出了分离器内部气液两相流的运动情况和分布状况,探讨了分离器内的局部流场情况,指出了原模型的一些不足,提出了改进后的分离器模型。     

离心式气液分离器流场的全三维数值模拟

针对适用于高密度、高粘度钻井液气液分离系统二级分离的离心式气液分离器,运用 CFD 商业软件对其进行了全三维数值模拟,通过选取适当的数学物理模型得出了分离器内部气液两相流的运动情况和分布状况,探讨了分离器内的局部流场情况,指出了原模型的一些不足,提出了改进后的分离器模型。     

斜板式气液分离器流场的数值模拟

基于计算流体动力学(CFD)方法,应用ANSYS-CFX软件,分别应用标准k-ε模型和RNGk-ε模型,对斜板式气液分离器内部流场进行数值模拟计算,得到了在两种湍流模型下的分离器内部流场速度矢量分布规律、气体体积分数分布规律以及流体轨迹规律。对比两种湍流模型的分析结果表明:在流体流动快速畸变时,RNGk-ε模型的ε方程中增加的附加生成项会迅速增大,由此改善了对旋转流、浮力流等较复杂湍流的预报能力;与标准k-ε模型相对比,RNGk-ε模型更能合理地模拟斜板式气液分离器的内部流场分布。     

CO_2驱采出液分离器内构件分离特性数值模拟北大核心

CO_2驱采出液中含有大量CO_2气体,在气液分离过程中易产生泡沫,通过对卧式分离器内部导流板和消泡板的分离特性进行数值模拟,探讨其内部构件对CO_2驱采出液分离效果的影响。拟合分离器运行工况下采出液的物性参数,采用CFD中的多相流混合模型,对分离器中导流板的4种放置角度(15°、30°、45°、60°)进行数值模拟,结果表明:导流板放置角度越大,对气液分离的影响越有利,但影响逐渐减弱,在综合考虑导流板使用稳定性及寿命的情况下,选取导流板最优放置角度为45°;采用群体平衡模型(Population Balance Model,PBM)与CFD多相流模型相互耦合,对分离器中放置的1~3个消泡板进行数值模拟,结果表明:分离器内消泡板数量越多,其消泡效率越强,该研究结果为设计更高效CO_2驱采出液的分离器提供了一定依据。     

水下旋流气液分离器研究进展

旋流气液分离器能够实现高气速、高气液比工况下的气液分离,从而满足降本增效的要求。通过调研国内外水下旋流气液分离器的研究成果,对不同类型的水下旋流气液分离器进行了重点评述,从旋流场内液滴破碎机理、分离器内部流场参数等方面论述了水下旋流气液分离器的理论研究进展。结合工程实际需求,提出了水下旋流气液分离器研究中的不足及其未来的研究方向:建立水下旋流气液分离器的独立设计准则;进一步完善液滴在旋流场中破碎与聚合的理论研究;将旋流气液分离器与其他形式的分离器相结合,形成综合性的分离系统。     

新型卧式组合分离器的数值计算

以中国石油设计公司西南分院设计的新型卧式组合分离器为研究对象,采用基于Euler方法描述的气、液两相流体的漂移流动模型模拟分离器内部的两相分离,针对其分离元件的最优组合工况,基于CFD方法,对其内部的气、液两相流动进行数值计算,分析了气液分离过程和分离效率,并将结果与试验结果进行对比.结果表明：该新型组合式分离器分离效率较高,能有效脱除天然气中的液相成分,同时针对积水槽、排液管及积液高度控制提出了优化建议.（表1,图6,参5）     

新型摇杆式低噪音高效烟末分离器的设计与应用

烟草行业对收集的烟末粉尘做最后的筛分处理时,普遍采用传统的筛分机械,其存在的问题是噪声大、故障率高和筛分效率低。通过分析论证,针对本行业相关物料的物理机制,自主设计了一种新型除尘系统压棒前粉尘(含可利用烟末)筛分装置——摇杆式低噪音粉尘筛分器。本文阐述了烟末分离器筛分设备研究现状以及改进方案的确定和实施,介绍了摇杆式低噪音粉尘筛分器工作性能以及设计效果验证,以促进这种新型摇杆式低噪音高效烟末分离器的推广与应用。     

矩形斜板湿法除尘塔气液两相流数值模拟

以自主研制的矩形斜板湿法除尘塔为物理模型,采用CFD(计算流体力学)软件Fluent对塔内三维气液两相的流场进行了数值模拟.计算中气相采用标准k-ε湍流模型,液相采用拉格朗日离散相模型,液滴的壁面行为采用壁面液膜模型.结果表明:矩形斜板除尘塔能有效地增大气液接触面积,增强气液扰动,延长气体在塔内的停留时间;在塔体的进口区域会出现烟气冲壁和液滴冲壁的现象;在进气管一侧的塔体顶部会出现流动死区;喷淋液体对气场有一定的整流作用,在喷嘴处可以观察到气体卷吸的现象;增大进口烟速,可增大液滴在塔内的充满度,但同时会出现液滴夹带的现象.最后,在不同气速,不同的液气比下对塔内的压力损失进行了实验验证,实验值与模拟值吻合较好.     

甲苯在气液界面表面微层中迁移变化的数值模拟研究

[目的]研究甲苯在气液界面表面微层中的迁移变化规律。[方法]使用计算流体力学(CFD)软件对表面微层中甲苯气体的迁移变化进行数值模拟,通过对液相流速、气相流速、气相浓度的模拟比较,讨论不同条件下的甲苯气体迁移变化规律。[结果]液相流速的增大,影响表面微层的形成,从而减小了气体的迁移通量;气相流速的增大,提高了气体的迁移通量,同时缩短了达到传质平衡的时间;在吸收开始的最初阶段,气相浓度越高,表面微层中气体的吸收也越快,随着时间的变化,对气体的吸收效率逐渐下降。[结论]研究所获得的成果将有助于认识有机污染物在有机气-液界面的迁移机理。