天然气离心式气液分离器的结构设计及流场数值模拟

作     者：孙福江 

作者单位：北京化工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王奎升

授予年度：2009年

学科分类：080706[工学-化工过程机械] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

主      题：离心式分离器 气液分离 结构设计 数值模拟 

摘      要：离心式分离器以其结构简单,加工制造容易,分离效率高,广泛的应用于固液分离、液液分离及气液分离中。目前在石油、矿山、化工、医疗器械中发挥着不可替代的作用。 本论文针对常规的离心式分离器进行结构改进,开发出新型的天然气离心式气液分离器,通过实验证明,该分离器解决了一定压力下气液分离经常出现的气液夹带现象,改善了气液分离用离心式分离设备的内部气液两相流的流场,使分离器对于气液两相混合流中粒径在3-8μ以上的液体组分分离效率达到90%以上。 应用Fluent计算软件,针对自行设计的新型离心式气液分离器进行了内部流场的数值模拟,采用三节点三角形单元划分网格,以保证模型精度。同时采用修正的RNG方程建立湍流模型,以适用于本研究所设计的气液分离器。在此基础上采用牛顿-拉格朗日插值法进行计算,用双精度计算保证计算结果的精度,方程中各项的离散采用二阶迎风格式,压力-速度的耦合采用CFD中经典的SIMPLE算法求解。给出了计算结果。 对多种组合结构的分离器的分离效率进行了现场试验,发现其实验结果与数值模拟计算所得到的结论基本一致。这些数据为现场应用提供了理论依据。