Loading...

3D Numerical Simulation of Two-Phase Immiscible Flow in Axial Vortex Technology and Economic Analysis for Industrial Produced Water Pretreatment Facility in Desalting Plants

Aghaee, Mohammad | 2014

3210 Viewed
  1. Type of Document: M.Sc. Thesis
  2. Language: Farsi
  3. Document No: 46092 (46)
  4. University: Sharif University of Technology
  5. Department: Energy Engineering
  6. Advisor(s): Roshandel, Ramin; Ashjari, Mohammad Ali
  7. Abstract:
  8. The phenomenon of vortex flow, is one of the most predominant streams in the nature. This phenomenon yielded by the motion of vortices, produces up to 1000 times acceleration of the Earth’s gravity. The issues of uncontrolled harvesting of oil wells and increase the life of the wells, which cause to increase in the extracted crude salt, reveal the importance of waste management and both handling and refining petroleum. According to global statistics, for every extracted barrel of oil, three barrels of water are yielded. Therefore, 250 million produced water barrels per day is produced.The separator technology with vortex core (brand Voraxial) is one of the latest technologies in waste-water oil separation. In this context, this project investigates the vortex core phenomenon by modeling technology. Moreover,the development of economic model is used to analyze the feasibility of application of this technology in crude oil desalination units.The modeling of the vortex core contains the zero-dimensional (basic model) and three-dimensional models. The three-dimensional model based on the 2000 model has been developed by Voraxial business model. The mixture model and k epsilon model is used for two-phase flow modeling and turbulence flow modeling respectively. The numerical two-phase flow vortex core is simulated by solving the equations of these models with the method of third order and a minimum accuracy of 103 for the continuity equation and 106 for the rest of the governing equations, in Fluent software. The results shows the separation efficiency of 95 percent, with flow rate of 1700 barrels per day of oil effluent with concentration of 3,000 ppm and diameter of 400 microns. In addition, the development of economic model indicate the localization of the technology (50% reduction in the cost of technology)cause Payback-period time 1.8 years
  9. Keywords:
  10. Two Phase Flow ; Technical and Economical Comparison ; Vortex Flow (Eddy Current) ; Oil From Water Separation ; Axial Vortex Separator

 Digital Object List

 Bookmark

  • فهرست تصاویر
  • فهرست جداول
  • مقدمه
    • انواع جریان‌های سیال
    • پديده گردابه
    • تصفیه پساب نفتی
  • فناوری‌های جداسازی نفت از آب
    • وضع موجود
    • شاخص‌های مقایسه فناوری‌های پیش‌تصفیه
    • جداساز‌های ثقلی
      • زمان ماندگاری
    • منعقد کننده‌ها
      • صفحات موازی تخت
      • صفحات موازی موج‌دار
      • جریان صلیبی
      • معایب کلی منعقد کننده‌ها
      • محدودیت‌های طراحی
      • جداساز آب / روغن / ذرات جامد
    • شناور سازی
      • واحدهای گاز محلول
      • واحدهای گاز پراکنده
      • سیستم هیدرولیکی تولید حباب
      • سیستم مکانیکی تولید حباب
      • مزایای واحدهای شناورسازی
    • هیدروسیکلون
      • هیدروسیکلون استاتیکی
      • هیدروسیکلون دینامیکی
    • فناوری ورکسیال
      • جایگاه فناوری ورکسیال
      • نمونه‌های تجاری فناوری ورکسیال
    • نتیجه گیری
  • مدل سازی جریان‌های آشفته و چند فازی
    • تعاریف اساسی
      • کسر حجمی و چگالی
      • سرعت‌های فازی و ظاهری
      • کیفیت و غلظت
      • زمان پاسخ یا ماندگاری
      • عدد استوکس
      • جریان‌های پراکنده در مقابل جریان‌های غلیظ
      • ارتباط بین فازها
    • جریان چند فازی
    • متوسط گیری جریان چند فازی
      • متوسط گیری زمانی
      • متوسط گیری حجمی
      • متوسط گیری جمعی
    • معادلات لحظه‌ای حاکم بر فازها
    • مدل سازی جریان دو فازی
      • توابع توزیع احتمال
      • رویکرد لاگرانژی
      • رویکرد اویلری
      • رویکرد اویلر-لاگرانژ
      • رویکرد اویلر-اویلر
    • مقایسه مدل‌های دو فازی
    • جریان آشفته
      • انتخاب مدل آشفتگی
      • رویکرد متوسط گیری رینولدز
      • مدل انتقال تنش رینولدزی
      • مقایسه زمان پردازش
      • مدل‌ استاندارد، RNG و تحقق پذیر k-
      • مدل استاندارد و انتقال تنش برشی k-
      • مدل تنش رینولدزی
    • آشفتگی در جریان دو فازی
      • رویکردهای مدل سازی
    • رفتار نزدیک دیواره در جریان آشفته محدود به دیواره
      • تابع دیواره و مدل نزدیک دیواره
      • رفتار دیوار افزوده
    • ملاحظه‌های مش‌بندی در شبیه سازی جریان آشفته
    • نتیجه گیری
  • مدل فنی – اقتصادی فناوری گردابه محوری
    • مدل سازی صفر بعدی گردابه محوری
      • بررسی تعادل نيرو در گردابه آزاد برای يک سيال (آب خالص)
      • بررسی تعادل نيرو در گردابه آزاد برای سيال دو فاز (نفت در آب)
      • قانون استوکس
      • زمان جداسازی
      • طول پیموده شده
      • بازده جداسازی
      • اثر دما
      • توزیع قطر و تعداد قطرات نفت
      • فضای محاسبات
      • حل معادلات حاکم
    • شبیه سازی سه بعدی جریان گردابه محوری
      • هندسه و شرایط مرزی مسئله
      • مدل‌‌ها و روش‌های عددی در نظر گرفته شده
    • مدل اقتصادی فناوری گردابه محوری
      • روش‌های مرسوم تصفيه پساب‌های نفتی
      • مدل اقتصادی به‌کار گیری فناوری گردابه محوری
  • تحلیل مدل فنی – اقتصادی گردابه محوری
    • نتایج مدل صفر بعدی گردابه محوری
    • تحلیل حساسیت مدل صفر بعدی
      • شناسایی عوامل موثر بر مدل گردابه محوری
      • تحلیل حساسیت نسبت به غلظت نفت همراه ورودی
      • تحلیل حساسیت نسبت به دبی جریان پساب ورودی
      • تحلیل حساسیت نسبت به قطر قطره نفت همراه
      • تحلیل حساسیت نسبت به دمای کاری
      • تحلیل حساسیت نسبت به طول و قطر لوله حاوی گردابه محوری
      • صحه گذاری نتایج
    • نتیجه گیری
    • شبیه سازی عددی سه بعدی گردابه محوری
      • اعتبار سنجی مدل
      • استقلال از مش‌بندی
      • توزیع سرعت مماسی
      • بازده جداسازی مدل گردابه محوری
    • تحلیل حساسیت مدل سه بعدی گردابه محوری
      • تحلیل حساسیت نسبت به سرعت محوری جریان ورودی
      • تحلیل حساسیت نسبت به سرعت مماسی جریان ورودی
      • تحلیل حساسیت نسبت به طول لوله حاوی گردابه محوری
      • تحلیل حساسیت نسبت به چگالی ذرات پراکنده
      • تحلیل حساسیت نسبت به قطر ذرات فاز پراکنده
      • تحلیل حساسیت نسبت به قطر لوله جمع کننده هسته گردابه
    • نتیجه گیری
    • مقایسه مدل صفر بعدی و سه بعدی گردابه محوری
    • نتایج مدل اقتصادی فناوری گردابه محوری
    • تحلیل حساسیت مدل اقتصادی
      • تحلیل اقتصادی تغییرات غلظت نفت پراکنده
      • تحلیل اقتصادی تغییرات بهای هر بشکه نفت خام
      • تحلیل اقتصادی تغییرات بازده جداسازی
      • تحلیل اقتصادی تغییرات بازده بازیابی نفت جدا شده
      • تحلیل اقتصادی تغییرات هزینه اولیه فناوری گردابه محوری
  • نتیجه گیری و پیشنهادات
    • راه‌کار پیشنهادی جهت توجیه اقتصادی
    • پیشنهادات
  • مراجع
...see more