【摘要】：在油氣混輸泵中,螺旋軸流式多相泵可在保證高含氣率的流體輸送的情況下兼顧高效率,是近年來油氣混輸技術的研究重點。而氣液兩相的分離情況對該泵的輸送性能影響較大。所以研究螺旋軸流式多相泵內(nèi)部氣液兩相的分離規(guī)律對提高泵的混輸性能極為重要。為了探究螺旋軸流式多相泵內(nèi)的混輸特性以及泵內(nèi)氣液兩相流動的分離規(guī)律,借助FLUENT 15.0數(shù)值模擬軟件對自主設計的螺旋軸流式多相泵進行模擬計算。多相流模型選擇mixure模型,氣相為空氣,液相選擇水。在探究螺旋軸流多相泵的混輸特性過程中,分別假設氣相為可壓縮與不可壓縮,并對泵進行模擬分析。最終得到氣液兩相輸送過程中的分離狀態(tài)以及該分離導致的壓力和速度分布情況。發(fā)現(xiàn)當氣液兩相分離以后,氣相將會聚集葉輪葉片背面出口處。該聚集會會產(chǎn)生兩種后果,一種是若聚集的氣相隨流體一起流動,氣相聚集的地方會形成低壓區(qū)。當流體進入固定部件以后,會因為該低壓區(qū)的存在而產(chǎn)生二次回流。另一種是氣相聚集以后不隨流體一起流動而堵塞在流道內(nèi),這會使得葉輪對流體的做功能力急劇降低,嚴重影響泵的輸送性能。氣液分離特性是螺旋軸流多相泵最重要的混輸特性。因此對氣液分離機理進行研究,并從中獲得降低氣液分離的手段具有重大的研究意義。通過改變氣相直徑,入口含氣率以及氣相的壓縮性等條件,對流道內(nèi)的流動參數(shù)進行監(jiān)測,獲得氣液兩相流動在流動過程中定量的變化規(guī)律。再從流體受力的角度出發(fā),分析了兩相分離的具體原因以及影響分離的因素。得出結論,氣液兩相因為離心力的作用而產(chǎn)生分離,氣相受到的黏性力以及在分離初期受到的Basset力會抑制這種分離卻無法制止。而當兩相分離以后,氣液兩相的不均勻分布產(chǎn)生的壓力差將會增強兩相之間的分離。從計算結果來看,影響氣液分離的因素有黏性、氣相直徑、壓縮性、壓力梯度、氣液兩相的相對速度等。
【圖文】：

獲得了越來越多的重視。海上產(chǎn)出的原油時一種多相混合物，其主要物質(zhì)是氣和油且混合有少量的水和砂石等[1]。傳統(tǒng)的海上石油開采工藝是在原油剛被開采出來時在海上平臺或者是在海底便將混合的原油進行分離，再分別將油和氣輸送到陸地上方法由于需要在海底或者是海上平臺上搭建油氣分離裝置，一方面對技術的要求，另一方面，，也會增加分離成本。而混輸技術卻可以將混合了油氣混合物的海上原行輸送，不用再搭建分離裝置，因此既可以節(jié)省原油開采出來后的輸送成本，也節(jié)搭建分離設施所占用的時間，可以大大降低經(jīng)濟成本和時間成本。多相混輸泵是混術中特別重要的一環(huán)。多相混輸泵由于其可以輸送多相混合介質(zhì)，因此可以用來輸有氣液兩相混合物的海上原油。通過對多相流動規(guī)律的研究和分析，國外已經(jīng)開發(fā)以連續(xù)輸送含氣率從從 0 到 1 的原油介質(zhì)[2]。而螺旋軸流式多相泵由于其可以保證流量條件下輸送多相流時的效率不至于降得太低，因此對該泵的研究分析在海上石運的混輸技術上，是一大熱點和重點。螺旋軸流式多相流泵在結構上介于軸流泵與壓縮機，因此該泵兼具軸流泵和壓縮一些特點。該泵在 1984 年在法國出現(xiàn)以后，由于其源于海神計劃，因此也被稱作泵。又因為其結構特點及輸送的介質(zhì)為多相流，因此又常被稱為螺旋軸流式多相流旋軸流式多相流泵的樣機總裝圖如圖 1.1 所示。

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本文編號：2646015