Применение вихревого эффекта для подготовки нефти и конденсата к дальнему транспорту

• Автор: Кабес, Елена Николаевна
• Шифр специальности: 05.02.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Тюмень
• Количество страниц: 127 с. : ил.

РАЗДЕЛ 1. УСТАНОВКИ И АППАРАТЫ ПОДГОТОВКИ НЕФТИ И ГАЗОКОНДЕНСАТА

1.1. Конструкции типовых сепараторов, принцип работы

1.2. Конструкция и принцип работы гидроциклона

1.3. Конструкции сепараторов с гидроциклонами

1.4. Методы расчета гидроциклонов - дегазаторов

1.5. Конструкция и особенности работы вихревой камеры

Выводы по главе

РАЗДЕЛ 2. МЕХАНИЗМ ВЫДЕЛЕНИЯ ГАЗОВ В ВИХРЕВЫХ ПОТОКАХ

2.1. Нарушение термодинамической устойчивости раствора жидкость-газ42

2.2. Распределение давления внутри вихревой камеры

2.3. Определение критического давления перехода системы жидкость- газ в метастабильное состояние
2.4. Приближенный расчет давления в вихревой камере
Выводы по главе
РАЗДЕЛ 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА И ПРИНЦИП ЕЕ РАБОТЫ
РАЗДЕЛ 4. КИНЕТИКА ВЫДЕЛЕНИЯ ГАЗОВЫХ ПУЗЫРЬКОВ
4.1. Расчет интенсивности газовыделения
4.2. Экспериментальное исследование процесса дегазации жидкости в вихревой камере
4.3. Гетерофазный механизм нуклеации пузырьков газа
4.4. Эффект нарастающего газовыделения в подводящем сопле вихревой камеры
Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И РЕКОМЕНДАЦИИ
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ
1. Конструкции применяемых сепараторов
1.2 Центробежные газожидкостные сепараторы
1.3 Нефтегазовые сепараторы
1.4 Конструкции сепараторов зарубежных фирм

Применение вихревого эффекта для подготовки нефти и конденсата к транспорту.
Вихревые потоки и явления, возникающие в природе, обладают колоссальной энергией и представляют определенный научный интерес уже более ста лет. Пожалуй, одной из первых публикаций, посвященных математическому исследованию теории вихрей, является работа французского физика Пуанкаре [88].
С тех пор вихревое движение является предметом пристального изучения многих ученых, практикующих в различных отраслях науки и техники [73, 44, 18, 85].
Условимся называть «вихревым» такое движение среды, при котором оно вращается вокруг некоторой оси и одновременно перемещается вдоль этой же оси [16].
При вихревом течении газов в таком случае наблюдается эффект Ранка -Хильша проявляющийся в термическом разделении потока на горячий и холодный [8, 3, 70]. Если рабочим телом при вихревом движении является газонасыщенная жидкость или иная двух - или трехфазная система, то можно наблюдать фазовое разделение потоков [92, 114].
Для полноты представления применения различных вихревых устройств, приведем лишь кратко области их практического применения [72, 100, 106, 74].Необходимо отметить, что по конструкции вихревые устройства можно грубо подразделить на вихревые трубы, гидроциклоны и вихревые камеры.
В данном разделе мы не будем конкретно вдаваться в описание конструкций и принципов работы отдельных устройств, а лишь кратко перечислим для чего или где они применяются. Можно смело утверждать, что нет ни одной отрасли народного хозяйства где бы не использовался вихревой эффект в различных производственных процессах.
Он используется для очистки газов от пыли, газов, выбрасываемых в атмосферу. Меньшие по размерам вихревые устройства выполняют роль классификаторов порошков по размерам или по весу с помощью газовых потоков. Вихревые

Вхождение под бинодаль, вследствии увеличения изотермической сжимаемости, приведет к значительному уменьшению времени появления зародышей газовой фазы. По данным работ [33, 97] время нуклеации в окрестности бинодали составляет порядка т ~ 10~6 с.
2.2. Распределение давления внутри вихревой камеры.
Поток жидкости в вихревую камеру вводится через направляющее сопло, расположенное в боковой поверхности рабочей зоны. В результате в ней создается вращательное движение с циркуляцией (Г)

2пГ = Jnyftp, (2.28)

где иф - угловая скорость потока, г - радиус вихря.
Известно [100,42], что поток в вихревой камере может быть разделен на три
зоны:
1 ядро течения, где движение близко к потенциальному;
2 пристенный слой;
3 приосевое движение со сложным циркуляционным течением и обратными токами.
Для вихревого течения характерны следующие соотношения:
Угловая скорость потока
ъч=Г/> vr =~Q/(2nrh), (2.29)
где, Q - объемный расход жидкости; h - высота столба жидкости; о,. - радиальная составляющая скорости, возрастающая к центру камеры. Линии тока определяются уравнением
dr/vr - га?ф/иф, (2.30)
откуда можно получить их выражение после интегрирования
г =r0exp[-Q(ip-c)/2nrh, (2.31)
где с - константа.