E-ISSN: 2587-0351 | ISSN: 1300-2694
CFD simulation of designed coalescing plates for separating water and oil in water treatment plants used in petroleum projects [Pamukkale Univ Muh Bilim Derg]
Pamukkale Univ Muh Bilim Derg. 2017; 23(4): 358-363 | DOI: 10.5505/pajes.2016.67944

CFD simulation of designed coalescing plates for separating water and oil in water treatment plants used in petroleum projects

Sedat Yayla1, Soran Sabah1, Ali Bahadır Olcay2
1Yuzuncu Yil University, Faculty Of Engineering And Architecture, Mechanical Engineering Department, Van
2Yeditepe University, Mechanical Engineering Department, Istanbul

Petroleum production generates an immense amount of oily polluted water which may have harmful effects on environment. At the same time, produced water is the biggest waste stream produced in the petroleum industry. In the past decades produced water treatment was the point of attention. However, the processes of treatment to separating water and oil have been enhanced gradually. This study used a two-dimensional computational fluid dynamics (CFD) model to investigate the effect of space between coalescing plates, orifice diameter and mixture inlet velocity on separation efficiency. Spacing values of 8, 12, 16, 20, 24 mm between plates, orifice diameters of 10, 15, 20 mm with different cross sections (e.g., cylindrical, rectangular, ellipse, and triangle) along with four different mixture inlet velocities of 0.02, 0.03, 0.04, 0.05 m/s were utilized to discover the effect of each parameter on the separation efficiency. The investigation revealed that the increase in the distance between plates was inversely proportional to the separation efficiency and the increase in the velocity of the mixture or mass flow rate inlet was inversely proportional to the separation efficiency. It was also found that the highest separation efficiency was obtained for the cylindrical shape with a hole diameter of 15 mm. It was also observed that the separation efficiency varied between 25% and 99.25% depending on the values of mixture inlet velocities and distance between plates.

Keywords: CFD, Two-phase flow, Velocity of mixture, Volume of fluid, Laminar flow

Petrol projelerinde kullanılan su arıtma tesislerinde su ve petrolün ayrıştırılması için tasarlanan birleştirilmiş plakaların CFD simülasyonu

Sedat Yayla1, Soran Sabah1, Ali Bahadır Olcay2
1Yüzüncü Yıl Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık Fakültesi, Makine Mühendisliği Bölümü, Van
2Yeditepe Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Makine Mühendisliği Bölümü, İstanbul

Petrol üretimi, çevreye zararlı etkileri olabilecek bol miktarda yağ ile kirlenmiş su ortaya çıkarmaktadır. Aynı zamanda üretilen su petrol endüstrisinin ürettiği en büyük atık akımdır. Geçmiş yıllarda dikkat, üretilen su işlemleri üzerineyken suyu yağdan ayırma yöntemleri zamanla önemli şekilde iyileştirildi. Bu çalışma kapsamında birleşik plakalarda, plakalar arasındaki mesafenin, orifis çapının ve karışım giriş hızının ayırma verimine olan etkilerini incelemek için iki-boyutlu hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) modeli kullanıldı. Ayrılma verimini etkiyen parametreleri belirleyebilmek için 8, 12, 16, 20, 24 mm plakalar arası mesafesi, 10, 15, 20 mm farklı enine kesit (örneğin, silindirik, dikdörtgen, elips ve üçgen) orifis çap değerleri ile 0.02, 0.03, 0.04, 0.05 m/s olan dört farklı karışım giriş hızları kullanıldı. Bu inceleme plakalar arası mesafedeki artışın, karışım giriş hızındaki artışın veya kütle akış debisinin ayrılma verimi ile ters orantılı olduğunu ortaya çıkardı. Diğer taraftan en yüksek ayrılma verimi 15 mm delik çaplı silindir şeklindeki orifiste elde edildi. Üstelik ayrılma veriminin, plakalar arasındaki mesafeye ve karışım giriş hızlarına bağlı olarak %25’ten %99.25’e kadar değiştiği gözlemlenmiştir.

Anahtar Kelimeler: HAD, İki fazlı akış, Karışımın hızı, Akışkanın hacmi, Laminer akış

Sedat Yayla, Soran Sabah, Ali Bahadır Olcay. CFD simulation of designed coalescing plates for separating water and oil in water treatment plants used in petroleum projects. Pamukkale Univ Muh Bilim Derg. 2017; 23(4): 358-363

Corresponding Author: Sedat Yayla, Türkiye
Manuscript Language: English
LookUs & Online Makale