The improvement of the methodology for the calculation of the vortex tubes for gas conditioning

  • O. R. Kondrat IFNTUOG; 76019, Ivano-Frankivsk, Karpatska str., 15, phone +380 50 2004921
  • A. D. Hutak IFNTUOG; 76019, Ivano-Frankivsk, Karpatska str., 15, phone +380 50 2004921
Keywords: natural gas, low-temperature separation, vortex tube, Ranque effect, turbulence, energy separation, hydrodynamics, model analysis

Abstract

The process of temperature flow separation of gas in vortex tube is studied. The enhanced mathematical model of vortex tube has been proposed. With the help of various methods the conditions for the ejection event in vortex tube has been researched. The influence of several geometrical parameters on thermodynamic efficiency of vortex tube has been defined. Based on the proposed mathematical model, a new method of calculation the geometrical parameters (nozzle diameter, diaphragm diameter, sizes of conical valve) and the degree of flow, which are needed to obtain the requested cooling and heating effects depending on the available pressure ratio, has been developed.

References

1 ТУ У 11.1-20077720-001: 2010 «Газ природний горючий, що подається в магістральні газопроводи. Технічні умови».
2 Технічна угода про умови приймання-передачі природного газу № 10-03-73 від 02.04.2013.
3 Рябов А.П. Разработка и исследование технологии низкотемпературной очистки и осушки нефтяного попутного газа. : дис. канд. техн. наук : 25.00.17. – Тюмень, 2007. 177 с.
4 Гусев А.П. Подготовка попутного газа нефтедобычи к транспорту с применением трехпоточной вихревой трубы. : дис. канд. техн. наук: 25.00.17, 05.02.13. – Тюмень, 2004. 218 с.
5 Рябов А.П. Трехпоточные вихревые трубы в нефтедобывающей и газовой промышленности (аналитический обзор) / Рябов А.П., Гусев А.П., Жидков М.А., Жидков Д.А. // Нефтегазовые технологии. – 2007. – № 2. – С. 2 – 7.
6 Бетлинский В.Ю. Двухпоточные регулируемые вихревые трубы в промышленных установках очистки и осушки газов / Бетлинский В.Ю., Жидков М.А., Овчинников В.П. // Газовая промышленность. – 2008. – № 1. – С. 72 – 75.
7 Бетлинский В. Экспериментальное ис-следование термодинамической эффективности регулируемой вихревой трубы на природном газе / Бетлинский В., Жидков М., Овчинников В., Жидков Д. // Нефтегазовые технологии. – 2008. – № 2. – С. 2 – 6.
8 Lorey M., Steinle J., Thomas K. Industrial application of vortex tube separation technology utilizing the Ranque-Hilsch effect. SPE European Petroleum Conference. 1998.
9 Hilsch R., Die Expansion von Gasen im Zentrifugalfeld als Kelteprozess. Zeit. Naturforschung. (1). – 1946. – P. 208-214.
10 Меркулов А.П. Вихревой эффект и его применение в технике. – М.: Машиностроение. 1969. – 183 с.
11 Базлов М.Н. Подготовка природного газа и конденсата к транспорту / Базлов М.Н., Жуков А.И., Алексеев Т.С.. – М.: Недра. 1968. 213 с.
12 Versteeg H.K. An introduction to computational fluid dynamics. The finite volume method. Longman Group Ltd., Essex, 1995. P. 10 – 24.
13 Whitson C.H. Phase Behavior. Henry L. Doherty Memorial Fund of AIME. Society of Petroleum Engineers Inc., Richardson, Texas, 2000. – 240 p.
14 Behera U., Paul P.J., Dinesh K., Jacob S. Numerical investigations on flow behaviour and energy separation in Ranque–Hilsch vortex tube. International Journal of Heat and Mass Transfer. 51 (2008). P. 6077–6089.
15 Eiamsa-ard S., Promvonge P. Numerical investigation of the thermal separation in a Ranque–Hilsch vortex tube. International Journal of Heat and Mass Transfer. 50 (2007). P. 821–832.
16 Secchiaroli A., Ricci R., Montelpare S., D’Alessandro V. Numerical simulation of turbulent flow in a Ranque–Hilsch vortex tube. International Journal of Heat and Mass Transfer. 52 (2009). P. 5496–5511.
17 Farouk T., Farouk B., Gutsol A. Simula-tion of gas species and temperature separation in the counter-flow Ranque–Hilsch vortex tube using the large eddy simulation technique. International Journal of Heat and Mass Transfer. 52 (2009). P. 3320–3333.
18 Гутак А.Д. Використання вихрових труб для підготовки природних газів // Нафтогазова галузь України. – 2014. – №6. – С. 21 – 24.
19 Черныш Н.К. Теория и расчет идеаль-ных вихревых устройств. – Минск: ООО «Медисонт», 2010. – 369 с. – ISBN 978-985-6887-86-7.
Published
2018-04-22
How to Cite
Kondrat, O., & Hutak, A. (2018). The improvement of the methodology for the calculation of the vortex tubes for gas conditioning. Prospecting and Development of Oil and Gas Fields, (2(67), 53-61. https://doi.org/10.31471/1993-9973-2018-2(67)-53-61