柱型旋流器内油-水两相流的流场特征和分离性能

柱型旋流器采用切向入口的方式产生稳定的旋流场,实现两相的分离,具有占地面积小和分离效率高等优点.该文采用数值模拟的方法对旋流器内油-水两相流动时的流场特征进行系统的分析,并采用原油对旋流器的分离性能进行实验验证,研究结果可直接应用于石油工业中的原油-水两相分离.数值模拟中将研究得到的混合液表观黏度计算模型嵌入到CFD软件中,有效提高了计算的精度.研究得出,柱型旋流器的切向入口、柱型主体和溢流口等综合设计在其内部能够形成稳定且有效的强旋流场,深入揭示了油-水两相的分离机理和过程.分流比对柱型旋流器中心涡长度的影响较为明显,随着溢流口分流比的增加,中心涡的长度近似呈指数增加的规律,指数系数约为0.39,分流比对零轴向速度面的影响微小.得出柱型旋流器处理后的水中含油率可由8.26％降至约0.18％,对应的分离效率为64％.柱型旋流器主体的管径对处理效果具有较大的影响,实际应用中,需针对不同的来液条件进行柱型旋流器的选型和设计,且旋流器对于原油-水两相的分离效果存在最佳分流比.