CC BY
41
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
РАСЧЕТ ПРЯМОТОЧНОГО ЦЕНТРОБЕЖНОГО ЭЛЕМЕНТА ПРИ ПОМОЩИ SOLID WORKS FLOW SIMULATION Габдулов И.Н. Email: Gabdulov676@scientifictext.ru
Габдулов Ильяс Ниязович - аспирант, факультет научно-педагогических кадров и кадров высшей квалификации, Российский государственный университет нефти и газа Национальный исследовательский университет им. И.М. Губкина, г. Москва
Аннотация: прямоточно-центробежные элементы применяются для отделения из потока газа дисперсных частиц (механических примесей, солей и т.п.), а также других включений, которые получили широкую область применения в процессах сепарации и массообмена. Данные элементы используются в различном оборудовании: абсорберах, колоннах, сепараторах. В работе приводится расчет центробежного массообменного аппарата в программе Solid Works Flow Simulation. В результате получены графические эпюры и были определены гидравлические сопротивления, возникающие в процессе протекания потока газа внутри аппарата, изменение скорости и температуры, а также траектория завихрения потока газа. Ключевые слова: центробежный массообменный аппарат, сепарация газа, сепаратор, оборудование газового промысла.
CALCULATION OF A DIRECT CENTRIFUGAL ELEMENT WITH SOLID WORKS FLOW SIMULATION Gabdulov I.N.
Gabdulov Ilyas Niyazovich - Graduate Student, FACULTY OF SCIENTIFIC AND PEDAGOGICAL PERSONNEL AND HIGHLY QUALIFIED PERSONNEL, RUSSIAN STATE UNIVERSITY OF OIL AND GAS NATIONAL RESEARCH UNIVERSITY I.M. GUBKIN, MOSCOW
Abstract: direct-flow centrifugal elements are used to separate dispersed particles (mechanical impurities, salts, etc.) from a gas stream, as well as other inclusions that have received a wide range of applications in separation and mass transfer processes. These elements are used in various equipment: absorbers, columns, separators. The paper presents the calculation of a centrifugal mass transfer apparatus in the Solid Works Flow Simulation program. As a result, graphic diagrams were obtained and the hydraulic resistance arising during the gas flow inside the apparatus, the change in speed and temperature, as well as the trajectory of the gas flow swirl were determined. Keywords: centrifugal mass transfer apparatus, gas separation, separator, gas field equipment.
В западной Сибири на территории Ямала-Ненецкого Автономного Округа ведётся добыча природного более 35 лет, месторождения гиганты как Уренгойское, Ямбургское, Медвежье находятся на поздней стадии разработки месторождения в силу своей выработки. Падение ластового давления ниже расчетного, приводит к изменению режимов работы сепарационного, компрессорного, холодопроизводящего и главного процесса подготовки газа к транспорту [1].
Рис. 1. Расположение массообменных элементов в аппаратах
На газовых промыслах используются различные технологии и технологическое оборудование, многое из которых гравитационные сепараторы газа, абсорберы для осушки газа, колонны для регенерации реагента все из них используют различные массообменные аппараты, отличающиеся по конструкции и принципу действия (рис. 1) [2].
Наиболее простым способом очистки газов от взвешенных в них частиц является осаждение этих частиц под действием силы тяжести в отстойных аппаратах и под действием центробежной силы, развиваемой потоком газов в центробежных аппаратах, называемых циклонами [3].
В работе рассматривается стандартный центробежный массообменный аппарат, который используются для сепарации природного газа от грязи и пыли, а также механических включений, поступающих с пластовой водой из скважин. Для данного аппарата проведено моделирование параметров работы в программе Solid Works Flow Simulation с целью определения его характеристик, а именно гидравлического сопротивления, скорости и завихрения потока газа.
В результате расчета получены эпюры в сечении массообменного аппарата.
Исходные данные для расчета массообменного аппарата рисунке 2.
Расход газа - 0,0002778 м3/с;
Давление - 101325 Па;
Длина аппарата - 500 мм;
Внутренний диаметр - 100 мм.
101325 Ра
Рис. 2. Геометрические и граничные условия массообменного аппарата
После установки граничных условий произвел расчет в программе Solid Works Flow Simulation, параметров давления, скорости и завихренности потока, где получил эпюры и графические зависимости.
Рис. 3. Траектория скорости потока газа
Рис. 4. Эпюра распределения давления массообменного аппарата
Рис. 5. Эпюра распределения скоростей массообменного аппарата
Рис. 6. Эпюра распределения температуры массообменного аппарата
Анализируя результаты рисунков 3-6 видно, что максимальное гидравлическое сопротивления возникает вначале перед входом в центробежный элемент аппарата. В то время как скорость перед входом была низкой, а после того как газ прошел через центробежный элемент приобретает центробежную скорость, что увеличивается тем самых увеличивается коэффициент сепарации. По рисунку 8 можно сказать, данный аппарат можно использовать в качестве устройства для охлаждения газа, так как по
эпюре температуры видно, снижении температуры по периферии устройства, а в центре она остается прежней.
Использование компьютерного пакета Solid Works Flow Simulation позволяет производить расчеты реальных устройств для проведения логического анализа и возможного использования моделируемого аппарата на практике.
Список литературы /References
1. Габдулов И.Н. Перспективы развития газовых проектов северных регионов России. «Научно-практический электронный журнал Аллея Науки». № 9 (36). Сентябрь, 2019.
2. [Электронный ресурс] Режим доступа: http://tashkent.freeads.uz/ru-i-offer-i-id-i-2616749-i-gazoseparatory-s-tsentrobezhnymi-elementami-tipa-gsts.html/ (дата обращения 04.012.2019).
3. Справочник химика 21. Химия и химическая технология. Отстойные аппараты центробежные. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.chem21.info/info/94509/ (дата обращения 28.09.2019).
4. Габдулов И.Н. Исследование завихрителя потока жидкости // Сборник трудов XXXIII Международная научно-практическая конференция «Научные исследования: ключевые проблемы III тысячелетия» - 02.10.2019. Москва, Россия.
