СТРУКТУРА ПОТОКА НЕСУЩЕЙ ФАЗЫ В МУЛЬТИВИХРЕВОМ СЕПАРАТОРЕ ДЛЯ УЛАВЛИВАНИЯ ЧАСТИЦ ИЗ ПРИРОДНОГО ГАЗА
UXUAJA
DOI:
https://doi.org/10.25712/ASTU.2072-8921.2023.01.026Ключевые слова:
сепарация, очистка газа, вихри, профили скоростиАннотация
Для использования природного газа непосредственно на площадках по нефтегазодобыче в газовых генераторах требуется его предварительная очистка. Предложена конструкция мультивихревого сепаратора для очистки природного газа от дисперсных частиц. Предлагается установка данного устройства на коллекторе подачи добываемого газа. Особенностью конструкции является цилиндрическая труба с отверстиями, формирующая с корпусом устройства межтрубное пространство, где создается вихревое течение газа. Такая организация движения газа в устройстве способствует процессу сепарации частиц под действием центробежным сил даже при малых скоростях газа. Значение центробежной силы определяется тангенциальной скоростью, которая, в свою очередь, определяется скоростью прохода газа через отверстия. Соотношение расхода потока газа, проходящего через отверстия, к общему расходу является параметром, который сложно предсказать аналитически. Целью работы является численное исследование структуры течения несущей газовой фазы в разработанном устройстве. Были получены зависимости для составляющих скорости газа в мультивихревом сепараторе и соотношение расходов потоков газа в проточной части устройства. Построена безразмерная зависимость профиля скоростей от относительной высоты зоны отверстий на внутренней трубе сепаратора. Определена зависимость для расчета гидравлического сопротивления от входной скорости газа и геометрических параметров устройства. Найдено, что гидравлическое сопротивление устройства не зависит от количества рядов отверстий на внутренней трубе. Полученные зависимости позволят определить траекторию движения дисперсных частиц в межтрубном пространстве разработанного мультивихревого сепаратора при очистке природного газа.
Библиографические ссылки
Чумаченко Д.А., Колесников И.Н. Анализ эффективности пылеуловителей для природного газа // Градостроительство. Инфраструктура. Коммуникации. 2017. № 1. С. 25–30.
Ozherelev D.A., Shalai V.V., Ridel I.A. Study of the operating efficiency of centrifugal separators for gas preparation // Proc. High. Educ. Institutions. Маchine Build. 2022. № 9 (750). P. 63–72. doi: 10.18698/0536-1044-2022-9-63-72.
Wasilewski M. Analysis of the effect of counter-cone location on cyclone separator efficiency // Sep. Purif. Technol. 2017. Vol. 179. P. 236–247. doi: 10.1016/j.seppur.2017.02.012.
Numerical and experimental investigation on a downhole gas-liquid separator for natural gas hydrate exploitation / W. Lan [et al.]. // J. Pet. Sci. Eng. 2022. Vol. 208. P. 109743. doi: 10.1016/j.petrol.2021.109743.
Chen X., Yu J., Zhang Y. The use of axial cyclone separator in the separation of wax from natural gas: A theoretical approach // Energy Reports. 2021. Vol. 7. P. 2615–2624. doi: 10.1016/j.egyr.2021.05.006.
Wang J., Ji Z., Liu Z. Experimental and numerical investigation on the gas–liquid separation performance of a novel vane separator with grooves // Chem. Eng. Res. Des. 2022. Vol. 180. P. 306–317. doi: 10.1016/j.cherd.2021.12.049.
A novel horizontal gas–liquid pipe separator for wet gas based on the phase-isolation / Y. Yang [et al.]. // Chem. Eng. Res. Des. 2022. Vol. 178. P. 315–327. doi: 10.1016/j.cherd.2021.12.021.
On the effect of the nozzle design on the performances of gas–liquid cylindrical cyclone separators / R. Hreiz [et al.]. // Int. J. Multiph. Flow. 2014. Vol. 58. P. 15–26. doi: 10.1016/j.ijmultiphaseflow.2013.08.006.
Wen C., Cao X., Yang Y. Swirling flow of natural gas in supersonic separators // Chem. Eng. Process. Process Intensif. 2011. Vol. 50, № 7. P. 644–649. doi: 10.1016/j.cep.2011.03.008.
Ghorbanian K., AminiMagham M. Swirl intensity as a control mechanism for methane purification in supersonic gas separators // J. Nat. Gas Sci. Eng. 2020. Vol. 83. P. 103572. doi: 10.1016/j.jngse.2020.103572.
Wang Y., Yu Y., Hu D. Experimental investigation and numerical analysis of separation performance for supersonic separator with novel drainage structure and reflux channel // Appl. Therm. Eng. 2020. Vol. 176. P. 115111. doi: 10.1016/j.applthermaleng.2020.115111.
Rajaee Shooshtari S.H., Shahsavand A. Numerical investigation of water droplets trajectories during natural gas dehydration inside supersonic separator // J. Nat. Gas Sci. Eng. 2018. Vol. 54. P. 131–142. doi: 10.1016/j.jngse.2018.03.013.
Xu Y., Yang Z., Zhang J. Study on performance of wave-plate mist eliminator with porous foam layer as enhanced structure. Part I: Numerical simulation // Chem. Eng. Sci. 2017. Vol. 171. P. 650–661. doi: 10.1016/j.ces.2017.05.031.
Enhanced water collection of bio-inspired functional surfaces in high-speed flow for high performance demister / S.W. Kim [et al.]. // Desalination. 2020. Vol. 479. P. 114314. doi: 10.1016/j.desal.2020.114314.
Gas-solid separation performance and structure optimization in 3D printed guide vane cyclone separator / C. Han [et al.]. // Adv. Powder Technol. 2022. Vol. 33, № 11. P. 103815. doi: 10.1016/j.apt.2022.103815.
Cleaning Air Streams from Fine Particles in Paint Booths / R.Y. Bikkulov [et al.]. // Ecol. Ind. Russ. 2021. Vol. 25, № 12. P. 10–14. doi: 10.18412/1816-0395-2021-12-10-14.
Разработка классификатора с соосно расположенными трубами для разделения сыпучего материала на основе силикагеля / М.Э. Зинуров [и др.]. // Ползуновский вестник. 2021. № 2. С. 205–211. doi: 10.25712/ASTU.2072-8921.2021.02.029.
Numerical Study of Vortex Flow in a Classifier with Coaxial Tubes / V. Zinurov [et al.]. // Int. J. Eng. Technol. Innov. 2022. Vol. 12, № 4. P. 336–346. doi: 10.46604/ijeti.2022.9568.
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2023 Максим Олегович Уткин, Виталий Викторович Харьков, Гузель Рамилевна Бадретдинова, Андрей Владимирович Дмитриев
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
.
Контент доступен под лицензией 
