دراسة عددية لفصل النفط – ماء في هيدروسايكلون احادي المحور

المؤلفون

  • د. كريمة اسماعيل عموري Dept. of Mechanical Engr., Univ. of Baghdad – College of Engr
  • زينب حسين العمار Dept. of Mechanical Engr., Univ. of Baghdad – College of Engr

DOI:

https://doi.org/10.52716/jprs.v12i1.596

الكلمات المفتاحية:

CFD, hydrocyclone, oil-water separation, turbulence model.

الملخص

يعتبر الهايدروسايكلون اداة ممتازة لفصل الماء عن النفط في الموائع المختلطة الخارجة من الابار النفطية. في العمل الحالي تم تقصي الجريان في الهايدروسايكلون المحوري احادي المدخل عدديا باستخدام تقنية ديناميك الموائع الحسابية عن طريق البرنامج الجاهز انسزز- فلونت 19. استخدمت المعادلات ثلاثية الابعاد للاستمرارية والزخم مع نموذج الاضطراب لمحاكاة الجريان القوي الدوامية وامضطرب داخل الهايدروسايكلون. عولج خليط النفط -ماء كمائع ثنائي الطور، واعتبر الماء هو المائع الاساسي والنفط هو المائع الثانوي. اعتمدت النسبة الحجمية للنفط 0.25 وفصل الجريان بــ 0.3 ولمعدل جريان كلي  مقداره( 14، 28 ، 56م3/ساعة) والذي يمثل عدد رينولدز مقداره ( 1.6 الى 6.6 *104). تم تحليل  الضغط ونطاق السرعة على مدى الهايدروسايكلون مع التدوير الحاصل في القلب. النتائج كانت معبرة عن حركة المائع داخل السايكلون واوضحت عملية فصل النفط عن الماء. تم التوصل الى ان نسبة نقاوة الماء الخارج من الهايدروسايكلون بلغت 90% ، و نقاوة النفط بلغت 38%.

المراجع

References

M. Dirkzwager, "A New Axial Cyclone Design for Fluid-Fluid Separation," PhD. thesis, Delft University of Technology: Delft, Netherlands, 1996.

R. Delfos, S. Murphy, D. Stanbridge, Z. Olujić, and P. Jansens, "A design tool for optimising axial liquid–liquid hydrocyclones," Minerals Engineering, vol. 17, no. 5, pp.721–731, 2004.

S. Murphy, R. Delfos, M. Pourquie, Z. Olujić, P. Jansens, and F. Nieuwstadt, "Prediction of strongly swirling flow within an axial hydrocyclone using two commercial CFD codes," Chemical Engineering Science, vol. 62, no. 6, pp.1619–1635, 2007.

F. Ayinde, "A generalized relationship for swirl decay in laminar pipe flow," Sadhana, vol. 35, no. 2, pp.129–137, 2010.

L. Van Campen, R. Mudde, J. Slot, and H. Hoeijmakers, "A numerical and experimental survey of a liquid-liquid axial cyclone," International Journal of Chemical Reactor Engineering, vol. 10, no.1, 2012.

Y. Zhang, Y. Wang, Y. Zhang, L. Zhao, F. Li, F. Wang, and G. Zheng, "Design of Hydrocyclone With Axial Inlet and its Performance Used in Wellbore," ASME 2014 33rd International Conference on Ocean, Offshore and Arctic Engineering.

S. Shi, and J. Xu, "Flow field of continuous phase in a vane-type pipe oil–water separator," Experimental Thermal and Fluid Science, vol. 60, pp.208–212, 2015.

A. Rocha, A. Bannwart, and M. Ganzarolli, "Numerical and experimental study of an axially induced swirling pipe flow," International Journal of Heat and Fluid Flow, vpl. 53, pp. 81–90, 2015.

A. Rocha, A. Bannwart, and M. Ganzarolli, "Effects of inlet boundary conditions in an axial hydrocyclone. Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, vol. 39, no. 9, pp. 3425–3437, 2017.

Y. Fan, L. Ailan, G. Xueyan, "Numerical Simulation on the Performance of Axial Vane Type Gas-Liquid Separator with Different Guide Vane Structure," International Journal of Fluid Machinery and Systems, vol. 10 no.1, pp.86–98, (2017).

J. Hamza, H. Al-Kayiem, and T. Lemma, "Experimental investigation of the separation performance of oil/water mixture by compact conical axial hydrocyclone" Thermal Science and Engineering Progress, vol. 17, 100358, 2020.

S. Nunes, H. Magalhães, S. Neto, A. Lima, L. Nascimento, F. Farias, and E. Lima, "Impact of permeable membrane on the hydrocyclone separation performance for oily water treatment," Membranes, vol. 10, no. 11, pp.1–21, 2020 .

M. Zhan, X. Cheng, W. Yang, F. Zhang, P. Guo, and Q. Shen, "Numerical investigation on the swirler parameters for an axial liquid-liquid hydrocyclone," IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 675(1), 2021.

M. Zhan, W. Yang, F. Zhang, C. Luo, H. Wu, P. Guo, Q. Shen, X. Zeng, and C. Yan, "Experimental Investigation on the Separation Performance for a New Oil-Water Separator," Frontiers in Energy Research, 8(February), Article 608586, 2021.

X. Zeng, Y. Xu, L. Zhao, G. Fan, and C. Yan, "Numerical investigation on axial liquid-liquid separators with different swirl chambers," Chemical Engineering and Processing - Process Intensification, 161(February), 108324, 2021.

FLUENT 6.3 User's Guide, September 2006

L. Schiller, and A. Naumann, “About the basic calculations in gravity processing," Journal of the Association of German Engineers, vol.77, no. 318, 1933. In German.

D. Wilcox, "Reassessment of the Scale-Determining Equation for Advanced Turbulence Models," AIAA Journal, vol. 26, no. 11, pp. 1299-1310, 1988.

F. Menter, "Two-Equation Eddy-Viscosity Turbulence Models for Engineering Applications," AIAA Journal, vol.32, no.8, pp. 1598-1605, 1994.

K. Bhaskar, Y. Murthy, M. Raju, S. Tiwari, J. Srivastava, and N. Ramakrishnan, "CFD simulation and experimental validation studies on hydrocyclone," Minerals Engineering, vol. 20, no. 1, pp. 60–71, 2007.

M. Jiang, and L. Zhao, "Pressure and separation performance of oil/water hydrocyclones," Production and Operations Symposium, 2007.

التنزيلات

منشور

2022-03-20

كيفية الاقتباس

(1)
Amori, D. K. E. .; Al-Ammar, Z. H. . دراسة عددية لفصل النفط – ماء في هيدروسايكلون احادي المحور. Journal of Petroleum Research and Studies 2022, 12, 154-172.