[發明專利]一種管式分離器的優化設計方法

有效

• 申請號: 201610875922.6
• 申請日: 2016-09-30
• 公開（公告）號: CN107885897B
• 公開（公告）日: 2021-01-01
• 發明（設計）人: 王莉莉;黨偉;黃輝;胡長朝;唐志偉;譚文捷;畢彩霞
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油勘探開發研究院
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;G06F30/17;G06F113/08;G06F113/14;G06F119/14
• 代理公司: 北京聿宏知識產權代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建

1.一種管式分離器的優化設計方法，其特征在于：至少根據分離器的污水處理量和分離器中流動狀態計算獲得分離器的結構尺寸，然后采用CFD技術模擬分離器內部水力流態，對分離器的結構尺寸及運行參數進行優化，從而實現管式分離器的優化設計；

所述管式分離器的優化設計包括以下步驟，

步驟一：至少根據分離器的污水處理量和分離主管中流動狀態計算獲得分離器的結構尺寸，其中，

[1]主分離管管徑確定

其中，d為主分離管管徑，Q為主分離管的流量，ρ為流體的密度，Re為雷諾系數，μ為流體黏性系數；

[2]富集油管管徑確定

其中，d₀為富集油管管徑，α為管徑安全系數，d為主分離管管徑，n為油量占總液量的體積分數，β為富集油管中液體流速與主分離管中液體流速的比率；

濃縮泥管的管徑與富集油管管徑相等；

[3]主分離管管長確定，富集油管和濃縮泥管的管長與主分離管管長相同，

其中，L為管長，α為安全系數，d為主分離管管徑，u為液滴上浮或沉降速率，v為主分離管中液體流速；

步驟二：采用CFD技術進行分離器內流態數值模擬，優化分離器設計尺寸參數：

根據步驟一計算得到的幾何尺寸，利用建模軟件，對分離器建立幾何模型，將三維問題簡化為二維問題考察其分離效果及流動規律；

幾何模型建立后，將模型進行非結構式網格化處理，模型網格化處理后對分離器進水口、出水口、出油口、出泥口進行邊界條件設置；對分離器模型進行數值模擬計算，建立模擬計算模型，確定控制方程；湍流模型采用k-ε模型，采用CFD計算軟件進行迭代計算，殘差滿足要求后計算結束，觀察數值模擬結果；

設定不同的雷諾系數，按照步驟一，計算得到不同的雷諾系數對應的分離器幾何尺寸，按照步驟二進行數值模擬；

根據觀察到的數值模擬結果，選取最佳分離器尺寸，實現分離器的設計優化；

步驟三：采用CFD技術優化分離器運行參數；

設定不同的含油量、含泥量，按照步驟二進行數值模擬，觀察數值模擬結果，確定分離器的優化設計條件下，分離器能夠處理的最大含油量及含泥量；

設定不同的油滴粒徑，按照步驟二進行數值模擬，觀察數值模擬結果，確定分離器的優化設計條件下，確定分離器能夠處理的油滴粒徑范圍。

2.根據權利要求1所述的管式分離器的優化設計方法，其特征在于：在所述步驟2中，采用非結構式三角形網格對模型進行網格化處理，采用邊部網格尺寸10mm，面上網格尺寸20mm，在進水口、出水口、出油口、出泥口速度梯度大的位置進行網格加密；

對分離器進水口、出水口、出油口、出泥口進行邊界條件設置時，反應器進水口設置為速度入口，油相速度設定為水相速度的0.8倍，泥相速度設定為同水相速度，出水口、出油口、出泥口均設置為壓力出口，壁面邊界采用無滑移壁面邊界。