Other language title :
كاربرد ديناميك سياالت محاسباتي به منظور عيب يابي و تحليل رفتار هيدروديناميكي در يك جداكننده گرانشي سه فازه صنعتي
Title of article :
Application of CFD for Troubleshooting and Hydrodynamic Analysis in an Industrial Three-Phase Gravity Separator
Author/Authors :
Khalifat, Zohreh Chem. Eng. Dept. - Faculty of Eng. - University of Sistan and Baluchestan , Zivdar, Mortaza Chem. Eng. Dept. - Faculty of Eng. - University of Sistan and Baluchestan , Rahimi, Rahbar Chem. Eng Dept. - Faculty of Eng. - University of Sistan and Baluchestan
Abstract :
Multiphase separation in gravity separators is one of the important processes in different industries. This study presents a computational fluid dynamics (CFD) simulation of an industrial three-phase boot separator applying a coupled volume of fluid (VOF)- dispersed phase model (DPM) method for hydrodynamic analysis and troubleshooting of the separation process. Noted that despite the wide application of the boot separator in different industries, no research has been performed on this type of separator to investigate the macroscopic and microscopic behavior of the separation process. The results of numerical calculations based on three-phase flow profile, secondary phase behavior, separator performance, and size distribution of the droplets were investigated in this research. Results showed that the CFD model is well capable of estimating the separation behavior in a three-phase boot separator. Troubleshooting of the studied separator was also investigated to detect the parameters that might decrease the separation performance. Based on the results, it is concluded that the separator suffers from the type of the inlet diverter, lack of an efficient mist extractor at the gas outlet and also lack of an appropriate vortex breaker at the oil outlet. The effect of increasing the inlet water flow rate on the separator performance was another parameter that was studied in this research. Results demonstrated that increasing the inlet water flow rate from 11823-47295 kg/hr caused an increase in the mass of droplets at the gas outlet from 0.09 to 1.6 kg/hr, but this increase did not lead to a significant decrease in the separation efficiency.
Farsi abstract :
جدايش جريان چند فازي در جداكننده هاي گرانشي يكي از فرايند هاي مهم در صنايع مختلف به شمار مي رود. در اين مطالعه از يك
شبيه سازي ديناميك سياالت محاسباتي )CFD )با استفاده از يك مدل تركيبي DPM-VOF براي عيب يابي و تحليل رفتار هيدروديناميكي
فرايند جدايش در يك جداكننده سه فازي صنعتي داراي بوت، استفاده شده است. الزم به ذكر است كه با وجود كاربرد گسترده جداكننده
هاي بوت در صنايع مختلف تاكنون هيچ پژوهشي روي اين نوع از جداسازها براي بررسي رفتار ماكروسكوپي و ميكروسكوپي فرايند جدايش
ارائه نشده است. در اين پژوهش، نتايج محاسبات عددي بر حسب پروفايل هاي جريان سه فازي، رفتار فازهاي ثانويه ، بازده جداكننده و
توزيع اندازه قطرات مورد بررسي قرار گرفته است. نتايج نشان داد كه مدل CFD مورد نظر قادر به تخمين خوبي از رفتار جدايش در يك
جداكننده سه فاز داراي بوت است. عيب يابي فرايند جدايش در جداكننده مورد نظر براي تشخيص پارامترهايي كه منجر به كاهش راندمان
جداكننده مي شود نيز مورد بررسي قرار گرفته است. نتايج نشان دهنده كاربرد نامناسب نوع هدايت كننده ورودي، نياز به وجود نم گير
مناسب در خروجي گاز و همچنين نياز به يك گرداب شكن در خروجي مايع بوده است. اثر افزايش ميزان دبي آب ورودي روي عملكرد
جداساز، يكي از پارامترهاي مهم ديگري است كه در اين مطالعه مورد بررسي قرار گرفته است. نتايج نشان داد كه افزايش دبي آب ورودي
در محدوده hr/kg 47295-11823 منجر به افزايش ميزان جرم آب در خروجي گاز از 0/09 به hr/kg 1/6 شده است ولي اين مقدارافزايش
باعث كاهش چشمگيري در عملكرد جدايش در جداساز مورد نظر نشده است.
Keywords :
Three phase gravity separator , Volume of fluid , Dispersed phase model , Troubleshooting
Journal title :
Astroparticle Physics