旋轉渦輪分離器的結構改進與試驗研究.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、經濟的方向發(fā)展。旋轉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渦輪分離器樣機進行了

2、結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軟件建立了內部流場的幾何模型并劃分了網格。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。得到了分離器的結構參數及工況變化對分離效率的影響規(guī)律。結果表明液滴粒徑、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

3、構參數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、裝配距離等參數綜合考慮。建造了旋轉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)現的樣機不足,我們對需要改進的結構——氣體