液-液旋流分离器的数值模拟及参数优化

摘要

旋流分离器是一类依靠离心进行分离的装置，是通过借助互不相溶的两种介质之间的密度差进行分离的。近些年来，旋流分离器的用途也由主要进行固－液分离发展到液－液分离、液－液－固分离和气－液－固三相分离。我国许多油田都在进行水力旋流器应用于油田采出液及油田污水处理方面的研究，从目前的形势看，已显示出良好的应用前景。
　　本论文结合目前油田生产实际情况，针对脱油型旋流分离器开展了相关的实验研究工作。由于旋流分离器是利用流体压力的损失在达到分离的，所以在研究其分离特性的同时，还对各种压力损失情况进行了研究分析。
　　论文还对旋流分离器的分离机理进行了详细的分析和论述。对不同溢流口直径和溢流管长度对旋流分离器分离效率的影响做了分析。利用 FLUENT流体动力学软件，针对旋流器实验样机的主要结构形式，基于RNG k-ε模型对旋流分离器内部流场的压力分布情况、速度和流体流动情况进行了模拟分析，结果数据对旋流分离器的结构优化设计提供了可借鉴的依据。
　　对于旋流分离器各结构参数对分离效果的影响，本论文也进行了较为详细的分析，并设计出几种不同的配套工艺，利用室内实验对旋流分离器系统进行了分析。
　　结合现场生产实际，在大庆油田开展了污水处理旋流分离器及配套工艺的小规模生产应用研究，经过对比实验，可以看出，在现场生产实际情况下，旋流分离器可以将含油污水脱油90％以上，能较好地满足油田污水的处理要求。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 概述

1.2 国内外研究现状

1.3 除油旋流分离器的结构

1.4 FLUENT 软件简介

1.5 本文研究的意义以及主要内容

第二章 液—液旋流分离器的理论分析

2.1 液—液旋流分离器内部流体的流动模型

2.2 旋流器的物理参数

2.3 旋流分离器内液体流动的基本方程

2.4 湍流数学模型

第三章 液—液旋流分离器的数值模拟

3.1 引言

3.2 数值模拟建模

3.3 定义边界条件以及参数设置

第四章 液—液旋流分离器单相流场数值模拟

4.1迭代步数与残差的关系

4.2 流体轨迹的数值模拟

4.3 速度场分布特性

4.4 压力场分布特性

第五章 液—液旋流分离器两相流场数值模拟及实验

5.1 两相流场数值模拟

5.2 实验内容

5.3 模拟结果与实验数据对比

5.4 小结

第六章 液—液旋流分离器的参数优化

6.1 FLUENT软件研究前处理

6.2 进口参数

6.3 圆柱段

6.4 圆锥段

6.5 溢流管

第七章 结论

7.1 结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间公开发表的论文