原油除砂效果试验研究

介绍了原油除砂用旋流器的工作原理和实验装置流程，给出了部分实验结果，旋流器底流口直径和入口流量均为最佳值，不确定最佳值会降低其分离效率，悬浮液固相浓度，悬浮液粘度与旋流器除砂效率成反比，为获得更高的固液分离效率，应昼降低悬浮液的粘度。     

固液旋流器分离效率影响因素分析

分离效率是评价水力旋流器性能的重要指标.结合实验介绍了总效率、粒级效率和纯效率之间的关系,并分析了进料流量、底流口尺寸、加装隔离罐、悬浮液浓度以及黏度等因素对分离性能的影响,分析的结果可为水力旋流器的设计、实验和生产提供指导.     

水力旋流器单相和两相流实验研究

在实验室,对水力旋流器进行了清水实验,得出进口压力与进口流量、溢流流量、底流流量及分流比的关系曲线,预测了水力旋流器的生产能力,为确定旋流器操作参数的最佳配比提供了依据.同时对水力旋流器进行固液分离实验,得出进口压力与溢流和底流质量浓度及分离效率的关系曲线,并进行了分析.数值模拟与实验的分离效率比较,结果吻合.     

水力旋流器单相和两相流实验研究

在实验室,对水力旋流器进行了清水实验,得出进口压力与进口流量、溢流流量、底流流量及分流比的关系曲线,预测了水力旋流器的生产能力,为确定旋流器操作参数的最佳配比提供了依据。同时对水力旋流器进行固液分离实验,得出进口压力与溢流和底流质量浓度及分离效率的关系曲线,并进行了分析。数值模拟与实验的分离效率比较,结果吻合。     

除泥旋流器试验分析

油井产液除砂用旋流器与钻井液处理用旋流器,在工作条件和使用要求上都存在很大差异。根据这些差异,通过室内模型旋流器试脸,讨论了影响油井产液除砂旋流器分离效果的主要因素,指出了其主要设计、使用特点。     

破胶程度对压裂返排液水力旋流器内流场及分离效果的研究

针对破胶程度对水力旋流器复杂内流场的影响,分离效率不能达到预期效果的问题。基于雷诺应力模型(RSM)和Mixture模型,将守恒方程分别应用于石英砂与水,应用计算流体力学(CFD)技术对水力旋流器内流场中的空气柱、速度场、压力场进行数值模拟,并对其分离效率进行实验研究。结果表明,随着破胶程度的降低,压强值降低22 354Pa;切向速度平均值减小0.84m/s;轴向速度值增大并且零速包络面向壁面移动。外特性上表现为分离总效率由粘度为1mPa·s时的72.19%减小到粘度为6mPa·s的32.59%。分离效率与能量的损耗随着破胶程度的减小而减小,并得出不同破胶程度下内流场及外特性的关系,可为返排液分离提供技术指导。     

可伸缩旋流器流场特性及分离性能研究

通过构建可伸缩旋流器计算流体动力学(CFD)数值模型,分析等效锥角和套筒层数对流场的影响,确定颗粒在流场中的分布情况以及分离效率的变化.结果表明:当固相体积分数为5%时,可伸缩旋流器对粗颗粒的分离效率达到95%,与常规旋流器持平,溢流提取的细颗粒数量高出常规旋流器5%以上;当固相体积分数增加至20%时,可伸缩旋流器中粗颗粒的分离效率比常规旋流器下降得更为明显,而细颗粒的分离效率则无显著变化.结果表明:改变等效锥角可以实现可伸缩旋流器分离性能的调节;在较低体积分数条件下,可伸缩旋流器具有更好的分离性能;在较高体积分数条件下,可伸缩旋流器须进一步优化.     

水力旋流器数值模拟参数的基础研究

水力旋流器广泛应用于固液、固气、固固等分离领域,因水力旋流器具有结构小、效率高和操作方便等特点使之广泛应用于各个分离领域。为不断开发水力旋流器的分离能力,单纯的实验方法优化旋流器已满足不了工业需求。随着计算机的发展,数值模拟与实验结合利用是未来水力旋流器的发展方向。数值模拟的准确性很大程度上取决于模拟模型的选择,针对旋流器模拟参数中湍流模型、多相流模型和曳力模型进行模拟研究,模拟结果与前人实验对比验证,结果表明,雷诺应力模拟(RSM)、欧拉模型(Eulerian)和Schiller-naumann曳力模型组合更加适合水力旋流器模拟。模拟结果可为旋流器深度模拟研究提供指导,对于旋流器实际工业化应用提供理论参考。     

新型旋流分离一体机的分离性能分析

针对旋流器无法对粒径在10 μm左右的固相颗粒进行有效分离的问题,提出了一种过滤分离与旋流分离相结合的新型结构,并对内部流体速度场、压力场的变化和空气柱的稳定性进行了数值分析,对过滤介质的过滤通量和分离效率进行了实验研究.发现在相同操作参数和结构参数下新型旋流分离一体机具有更稳定的内部流场,内部速度、压力降更大,当粒径大于5 μm后旋流分离一体机的分离效率迅速提高,在10 μm 左右的固相颗粒的分离效率能够达到65%~85%,而实验所用普通旋流器的分离效率在60%以下.     

液-固(气)旋流器分离性能分析及环保工程应用

 阐述环保工程和化学工业中的广泛使用的液-固（气）旋流分离器结构特性,并分析液-固（气）旋流分离器的流场结构,观察旋流器的流线和流动现象。根据实验数据,采用圆柱室内二维轴对称涡流模型,计算涡室内准自由涡区压力分布,得准自由涡区的速度函数;按旋流器液-固（气）流体运动规律,计算分离的颗粒直径和分离效率。通过实验方法揭示液-固（气）旋流器流体运动的规律,最后给出废气治理工程的实例,并讨论其在环境保护领域中的应用前景。     

旋流场内液滴破碎与临界入口雷诺数的确定

通过对液滴所受剪切应力的分析,发现临界入口雷诺数与旋流器的结构尺寸D、Di及物性参数(包括液滴的表面张力、介质的粘度和密度)等有关.推导出液滴破碎的临界入口雷诺数的计算公式,为液液旋流器在工程实践中的高效操作提供了理论依据.     

渐变截面型入料口夹角对旋流器流场及压降的影响

利用RSM雷诺应力模型和VOF多相流模型,通过数值试验方法考察了渐变截面型入料口夹角对Φ50 mm水力旋流器流场及压降的影响.结果表明,增大入料口夹角,切向速度增加,致使分离效率提高;与此同时,轴向速度和溢流管底端的最大径向速度也随之相应增加,导致沉砂分流比略有降低、短路流量增加,但对湍流结构影响不明显;空气柱直径同样随着夹角的增加而增大,从而有效分选空间减小.旋流器内部的压力损失主要包括主分离区域的损失和入料口区域的损失;增大入料口夹角,总压降增加,导流能力增强,当夹角为20°时,导流性能最优,但能量利用率降低.     

四入口液-液旋流分离器分离性能数值模拟

多入口旋流分离器能在入口速度较低的情况下实现传统旋流器在入口速度较高时才能达到的分离效果,同时具有更加稳定和对称的流场分布。为了进一步验证多入口液-液旋流分离器的分离性能以及溢流分流比和入口流速对其分离性能的影响,本文基于欧拉-欧拉多相流模型,采用群体平衡方程（PBM）对四入口液-液旋流分离器分离性能进行了数值模拟。研究结果表明：在入口流速恒定时,旋流器综合分离效率随着分流比的升高呈先上升后下降变化趋势,溢流分流比为0.22时,旋流器综合分离效率达到最高,此时分离效率为95.66%。当溢流分流比为0.22时,随着入口流速的增大,四入口液-液旋流器分离效率呈先上升后下降最后趋于平缓变化趋势,当流速为10m/s时,到达油滴剪切破碎临界条件,此时分离效率最高为96.78%。研究结果可为四入口液-液旋流分离器现场应用和适用性提供理论指导。     

海上油田井下油水分离装置分离效率的数值模拟

用CFD专业软件Fluent对海上油田井下油水分离装置进行模拟仿真,分析了不同参数（速度、黏度、比重）对高含水期油田（含水率90%~95%）大处理量（10~12.5 m³/h）的水力旋流分离器分离效率的影响。结果表明,入口速度由2.08 m/s增大到12.5 m/s时,分离效率由67.9%增大到93.7%;连续相黏度由0.0013 Pa ·s增大为0.013 Pa·s 时,旋流器分离效率由61.1%降低到21.7%;而当比重由0.8增大到0.95时,旋流器基本失去了分离能力。     

低密度差油水两相旋流分离的实验研究

研制了一种新型的液－液旋流分离器。对影响旋流分离效率的各因素进行了详细的实验研究，分析了入口含油浓度，回流率和流量对分离效率的影响，所得结果表明，旋流分离方法适用于低密度差液－液两相的分离。现场试验的分离结果达到国家有关标准。     

水力旋流器内空气柱的形成规律初探

探讨了不同排料方式下的水力旋流器空气柱形成的机理，定量分析了旋流器的结构参数对形成空气柱最小压降的影响。实验结果表明，传统大气排放式旋流器空气柱内的空气基本是从大气中吸入的。形成空气柱的最小压降，随着溢流口直径及锥角的增大而增大，随着进料口直径的增大而减小。而水封式旋流器空气柱的形成是由于旋流中心压力低于大气压后，溶解在液流中的气体析出而造成的。同样结构的旋流器，其形成空气柱的最小压降比在气排放式旋流器的要大。且随着溢流口直径的增大而增大，随着进料口直径及锥角的增大而减小。     

油罐自动清砂工艺装置设计与应用研究

油井出砂不仅导致了沉降罐等设施的效率下降和使用寿命的缩短,影响油田的正常生产;而且由于泥砂含油,直接外排造成环境污染和能源浪费.为了减小以上弊端,通过对多种清砂方法的分析比较,确定了大罐沉降和旋流除砂二级流程的新方案,成功设计了一套油罐自动清砂工艺装置.该装置由油罐清砂装置、密闭清砂道和旋流洗砂装置组成.对该装置的工艺流程、原理、设计依据进行了较为详细的介绍.现场应用表明该装置运行平稳,清砂效果非常显著,取得了良好的经济效益和社会效益.     

水力旋流器锥套材料磨损的试验研究

对用作水力旋流器锥套的六种材料进行了试验,研究了这六种材料分别在含石英砂磨粒的水介质和泥浆介质中的磨损规律,得到了六种材料在水和泥浆介质中的磨损速度、磨损时间、磨粒浓度和泥浆粘度与材料的磨损率的函数方程,并根据试验研究的结果,提出了提高水力旋流器锥套可靠性的主要措施。     

高压共轨喷油器关键参数仿真分析及改进

高压共轨喷油系统的喷油规律、动态响应特性和动态压力特性可以综合反映系统性能.应用GT-FUEL软件研究了喷油器参数进回油孔直径对系统喷油规律、动态响应特性和动态压力特性的影响,确定了进回油孔直径的合理大小.为了进一步缩短针阀关闭时间,设计了增加一条进油通道的喷油器改进方案并对其进行了仿真,仿真结果表明该设计明显缩短了针阀关闭时间.     

基于稳定流场的水力旋流器入料口直径设计

水力旋流器入料口的最优尺寸尚无明确评价标准.基于数值试验方法,考察了入料口直径对流场特性和分离性能的影响,提出了一种基于内部稳定流场的入料口直径设计方法.结果表明,入料口直径的下限可根据能量消耗确定,当入料口直径低于下限时,流体碰撞加剧促使部分压力能转化为内能,外侧自由涡区域呈现出类似强制涡的特性.入料口直径的上限可根据流场稳定性确定,当入料口直径超过上限时,进入的液流将直接撞击在溢流管壁上,导致流场稳定性变差,粗颗粒在沉砂中的分配率减少,分离精度降低.最终确定了入料口直径的最优取值范围为0.18D≤D_i≤0.26D.