ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ РАЗДЕЛЕНИЯ НЕФТИ И ГАЗА В ГИДРОЦИКЛОНЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКОГО ТИПА

В. Е. Вершинин, Д. В. Трапезников

Аннотация


Гидроциклоны как простые, компактные и эффективные устройства сепарации центробежного типа позволяют разделять многофазные потоки жидкости и газа и находят широкое применение в устройствах самого различного назначения, в том числе и в установках для измерения расхода нефти, воды и газа. На входе в измерительную установку гидроциклон разделяет газовую и жидкую фазы, которые далее поступают в отдельные узлы измерения газа и жидкости. При этом гидроциклон должен обладать стабильно высоким качеством сепарации в максимально широком диапазоне расходов и содержаний фаз. Оценка эффективности сепарации в гидроциклоне может быть проведена уже на этапе проектирования методами вычислительной гидродинамики. В работе с помощью компьютерного моделирования исследуются процессы разделения газожидкостной смеси в гидроциклоне цилиндрического типа при различном объемном газосодержании и расходах фаз. Сопоставлены результаты моделирования методом Эйлера, где фазы представлены как неразрывные взаимопроникающие среды, и VOF-методом, где фазы разделены границей. Оценено влияние внутренних разделительных экранов в гидроциклоне на эффективность сепарации газа и нефти.

Ключевые слова


гидроциклон;сепарация газа;гидродинамическое моделирование;численные модели;эффективность сепарации;OpenFoam;InterFoam;twoPhaseEulerFoam;VOF метод;hydrocyclone;gas separation;hydrodynamic modeling;numerical models;separation efficiency;OpenFoam;InterFoam;twoPhaseEulerFoam;VOF method;

Полный текст:

PDF

Литература


Варавва А.И., Вершинин В.Е., Трапезников Д.В. Численное моделирование процесса дегазации газожидкостной смеси в гидроциклоне // Вестник Тюменского государственного университета. Физико-математическое моделирование. Нефть, газ, энергетика. 2019. Т. 5. № 3. С. 213-229.

Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. М.: Наука, 1978. 736 с.

Нигматулин Р.И. Динамика многофазных сред: В 2 Ч. М.: Наука, 1987. Ч. 1. 464 с.

Баранов Д.А., Кутепов А.М., Лагуткин М.Г. Расчет сепарационных процессов в гидроциклонах // Теоретические основы химической технологии. 1996. Т. 30. № 2. C. 117-122.

Матвиенко О.В., Агафонцева М.В. Численное исследование процесса дегазации в гидроциклонах // Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. 2012. № 4 (20). С. 107-118.

Official Website of OpenFOAM. The Open Source CFD Toolbox. URL: http://www.openfoam.com (дата обращения: 15.06.2020).

Manni A. An Introduction to TwoPhaseEulerFoam with Addition of a Heat Exchange Model // Project Work for the Course in CFD with Opensource Software, Chalmers University of Technology. 11.12.2014. URL: http://www.tfd. chalmers.se/~hani/kurser/OS_CFD_2014/Alessandro%20 Manni/ReportAM.pdf (дата обращения: 15.06.2020).

Hirt C.W., Niсhols B.D. Volume of Fluid (VOF) Method for the Dynamics of Free Boundaries // Journal of Computational Physics. 1981. Vol. 39. No. 1. P. 201-225.

Копысов С.П., Тонков Л.Е., Чернова А.А. Применение методов VOF и SPH для решения задач с развитой свободной поверхностью // Известия Института математики и информатики Удмуртского государственного университета. 2015. № 2 (46). С. 76-84.

Иевлев В.М. Численное моделирование турбулентных течений. М.: Наука, 1990. 214 с.

Юн А.А. Теория и практика моделирования турбулентных течений. М.: Либроком, 2009. 272 с.




DOI: http://dx.doi.org/10.17122/ngdelo-2020-4-118-124

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


(c) 2020 В. Е. Вершинин, Д. В. Трапезников

Лицензия Creative Commons
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.

УФА, УГНТУ, 2020