基于正交法的三相分离旋流器数值模拟分析与脱气段结构优化设计

第5期海化T参考文档：基于正交法的三相分离旋流器数值模拟分析与脱气段结构优化设计三相旋流分离器的设计思想是将一个脱气旋流器(气液分离旋流器)和一个除砂旋流器(同液分离旋流器)用螺旋流道串联起来，经改进形成一个单体旋流器来实现三相分离，具体如罔l所示。l固图1三相旋流分离器的设计思路l网络划分对三相分离旋流器进行网络独立性检验，对5种不同网格数量的三相分离旋流器初始模型进行了数值模拟，发现气相分离效率和溢流口压力损失随网格密度变化，当网格数增加到level3时，效率的变化幅度减小。溢流口压力损失随网格数变化的趋势与前者基本一致。取网格划分level3，见表l。表1网格划分数量2湍流模型的选取及相关设置选用Reynolds应力模型．其他相关设置如表2所示。3物性参数及边界条件相分离旋流器主要用于气一液一同i相分离，入口混合液主要成分是水、油、气相甲烷和固相砂．该旋流器在进行数值模拟时，介质的物性参数如表3所示。在F1uent模拟计算中初始边界条件设置如下：表2相关设置壁面条件时间策略压力速度耦合方法压力插值格式离散方法收敛准则插值方法(梯度)10-5Green—gausscellbased(1)旋流器采用速度入门，处理量为4m3／h(混合介质入口速度为l0m／s)；(2)入口气相体积分数为30％，固相体积分数为1％，油相体积分数为1．5％；(3)溢流出口和底流出口均设为自由出口，气相溢流口分流比为40％，同相溢流口分流比为5％。4正交试验设计由于本文主要优化三相分离旋流器的气相分离效果，考虑到总体参数涉及较多，所以只选取对气相分离效果影响较大的因素，即螺旋流道及其以上部分的机构参数，有脱气圆柱段长度，脱气锥段锥角，气相溢流管伸人长度L气相溢流口面积A，螺旋流道升角，螺旋流道横截面积S，具体结构参数如表4及图2所示。5正交试验结果及分析基于前面的正交设计方案，开展模拟分析。以气相分离效率为分析指标得到分析结果，分析结果列于表5中。初始结构在表5中是试验号为5的结构，以下．麒．删_嘉、№}海化I第42巷表4结构参数结构参数代表符号尺寸，him结构参数代表符号尺寸／ram主直径D50螺旋流道横截面积S待优化切向人口截面长X宽axb4x14螺旋流道升角0待优化气相溢流管深入长度L待优化液相溢流管深入长度l5气相溢流口直径D待优化液相溢流口直径D7脱气旋流腔长度￡．待优化除砂旋流腔长度，5O脱气锥段锥角，待优化除砂锥段锥角，8o脱气锥段上底面直径JDl0底流口直径D．12螺旋流道内径JD40底流口长度80图2旋流器结构简称结构5。根据极差分析，相分离旋流器结构初步设计町选定结构参数如下：LI=60mill，Otl=4。，，J．=2111111I，A=70～84lllnl，f9=l5。，S=380mm2，具体选定优选结构(该优选结构不在25组试验中，所以简称结构26)参数为L~=60mm，l=4。，L。。=21lllm，A=84H1m：，0=15。，S=380II11112。另外，由表5各囚素对效率影响大小的极差r以明显看．对效率的影响最大，对效率的影响次之，其余参数对效率的影响相对较小，不足．对效率的影响的一半。因此，要进一步提高该--~4tl旋流分离器的脱气效率应该主要优化脱气锥段锥角种I气相溢流管伸入长度。表5试验结果第5期匕海化工分析各参数对旋流器效率的影响，明确各参数对效率的影响程度有助于该旋流器的进一步优化，且为脱气旋流器的结构优选提供参考。结构5的分离效率约为69％，结构26的分离效率在82％左右，结构改进后旋流器的分离效率有明显提高，提高值约为13％。结构l(试验号为l的结构)的分离效率约为8l％，是这25种试验中效率最高的结构。结构26是利用正交法在25种结构的基础上设计的，且分离效率高于结构1的分离效率，即利用正交试验方法得到的最优结构可以不在这25种结构中，且优于这25种结构的任一组。这说明虽然正交试验方法进行的模拟不是全面分析，但是，用这种方法可以在有限的计算量范围内找出多于25种结构的试验范围中的优选结构。第六届阿克苏诺贝尔中国大学生社会公益奖新增Essential大奖2017年5月2日。阿克苏诺贝尔宣布第六届阿克苏诺贝尔中国大学生社会公益奖(简称“大学生公益奖”)征集工作现已全面启动。与往年相比．今年的大学生公益奖进一步拓展了奖项设立范围，将在金奖之上新增3个以公司使命“Essential”命名的大奖，以鼓励大学生们更深入地参与社会实践，发掘更具创造力和影响力的项目。经过5年的持续耕耘，“大学生公益奖”平台已帮助数百个学生团体为社会和多个社区创造极富影响力的价值。自2011年成立以来，“大学生公益奖”见证并推动中国大学生社会实践的专业化、多样化和创新化。申报项目从最初的助学支教为主，到如今覆盖几乎所有公益主题，涉及