磁旋耦合场中颗粒与油滴运动特性研究

作     者：冯丽丽 

作者单位：东北石油大学 

学位级别：硕士

导师姓名：赵立新

授予年度：2023年

学科分类：081702[工学-化学工艺] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

主      题：磁旋耦合 油水分离 导磁颗粒 流场特性 流动轨迹 

摘      要：针对油田采出液内油水混合相分离难度大的处理现状,仅应用单一分离技术,已较难达到高效且经济的分离效果,为实现油水混合相的深度分离,目前有关磁场与旋流场耦合分离技术的研究正值快速发展阶段。因此掌握磁场与旋流场耦合作用下,磁芯式旋流器内导磁颗粒与油滴的运动特性,可深入探究耦合场内混合相的分离原理,推广磁旋耦合技术的应用。首先分析了磁旋耦合设备内油水混合相的分离过程,继而初步对磁旋耦合流场内导磁颗粒与油滴的受力状态展开分析,分别建立了未施加磁场及施加磁场工况下耦合流场内导磁颗粒与油滴的受力模型,并确定了合理的耦合场计算方法及求解参数,从而精确的构建出磁旋耦合场作用模型。以同向出流磁芯式旋流器为研究载体,确定了磁旋耦合场作用下混合相流动的边界条件,研究了磁感应强度、导磁颗粒密度、导磁颗粒粒径、入口流量、分流比、含油浓度和油滴粒径对耦合流场分布、油滴聚结破碎、油相分离效果和导磁颗粒运移行为的影响规律。以从流场特性、油滴特性、导磁颗粒流动特性变动规律的角度分析导磁颗粒与油滴的运动特性。总结出,若导磁颗粒以适当速度朝向流体域中心流动,便会在流动中实现对油滴的向心推动,提升油滴的径向向心流速;若导磁颗粒流速较慢,其无法高效的推动油滴,或其易随水相朝向边壁流动,反而推动部分油滴运移至外涡流区;若导磁颗粒向心流速过快,则与油滴的碰撞较为强烈,易使油滴发生乳化,或导致其在耦合流场内的停留时间较短,易未对油滴产生推动即由出口排出。