بررسي تاثير شرايط عملياتي بر عملكرد هيدروسيكلون جداكننده آب از نفت با استفاده از شبيه سازي CFD

Investigation of operating condition on hydrocyclone dewatering performance using CFD simulation

در اين مطالعه، يك هيدروسيكلون مدل كولمن _ تيو جداكننده آب از نفت، به صورت سه بعدي با استفاده از ديناميك سيالات محاسباتي شبيه سازي شده است. براي شبيه سازي جريان مغشوش از مدل تنش رينولدز، براي تحليل جريان دو فازي از مدل اولرين _ اولرين و براي تاييد صحت نتايج شبيه سازي، بازدهي و درصد نفت جريان خروجي از پايين هيدروسيكلون با نتايج تجربي گزارش شده مقايسه شده است.در مرحله بعد به بررسي جريان در داخل هيدروسيكلون و سرعتهاي محوري و شعاعي پرداخته شده است. بررسي هاي انجام شده نشان مي دهد كه با افزايش دبي ورودي، به دليل افزايش سرعت مماسي و افزايش نيروي گريز از مركز، بازدهي افزايش پيدا مي كند. همچنين با افزايش قطر قطرات ورودي آب، بازدهي افزايش و با افزايش درصد آب ورودي به بيش از مقدار نسبت جدايش، بازدهي جداسازي كاهش پيدا مي كند. با افزايش اختلاف چگالي بين آب و نفت ( افزايش API نفت) نيروي وارد شده بر قطرات آب بيشتر شده، در نتيجه بازدهي جداسازي افزايش مي يابد. همچنين افزايش ويسكوزيته نفت باعث افزايش نيروي پساي وارده بر قطره هاي آب و كاهش بازدهي جداسازي مي شود.

In this work, a Colman-Thew hydrocyclone type has been simulated utilizing Computational Fluid Dynamics (CFD) method. In order to take into account the turbulent and multi-phase flow, Reynolds Stress approach and Eulerian-Eulerian model has been applied, respectively. Moreover, for the verification of obtained results, a comparison between the simulation results and the reported experimental data were done in terms of hydrocyclone separation efficiency and split ratio. Axial and tangential velocity of flow through the hydrocyclone has been discussed. The results showed that by increasing the inlet flow rate, density difference (higher API) and droplet size diameter, the separation efficiency was enhanced. Furthermore, due to the increasing of drag forces affecting on water droplets, the efficiency decreased by the promotion of oil viscosity