超音速噴嘴渦流管氣體分離性能研究.pdf

1、超音速旋流分離技術利用超音速流動條件下氣體的低溫凝結效應結合旋流分離技術實現(xiàn)多組分氣體中凝點較高組分的冷凝分離，整個過程集制冷、冷凝和分離過程于一體，具有結構簡單，占地面積小，無轉動件，等熵效率高等優(yōu)點，在天然氣脫水凈化等混合氣體分離領域具有廣闊的應用前景。但是該項技術還存在軸向速度高，離心分離不充分的缺點。為了克服上述缺點，誕生了將超音速旋流分離技術與渦流效應相結合的兩相渦流管分離技術。 針對兩相渦流管分離特性，本文提出了超音

2、速噴嘴渦流管技術，對超音速噴嘴和其他部件進行了結構設計。通過對超音速噴嘴渦流管內(nèi)部氣體的流動行為的數(shù)值分析，預測出該裝置可以實現(xiàn)混合氣體的分離。建立了實驗平臺，以空氣-乙醇蒸汽的混合氣體為介質，對超音速噴嘴渦流管的混合氣體分離性能進行了實驗研究，并且得到了操作和結構參數(shù)對分離性能的影響趨勢。 為提高超音速噴嘴渦流管的混合氣體分離性能，采用了外加凝結核心輔助蒸汽凝結的方法增大凝結液滴尺寸。通過對非均質成核理論的研究，對外加凝結核心

3、的選取要求進行了分析，得到了外加核心為與混合氣體中重組分互溶、不發(fā)生化學反應且揮發(fā)度相對很小的微小液滴。采用離散相模型對液滴在超音速噴嘴渦流管中的運動狀態(tài)進行了分析，并且預測了該裝置的結構和操作參數(shù)對裝置分離性能的影響趨勢。 以空氣-乙醇蒸汽的混合氣體為介質、微小水滴為外加凝結核心，對采用增大凝結液滴方法后超音速噴嘴渦流管的混合氣體分離性能進行了研究。實驗結果表明，采用增大凝結液滴方法后，裝置的分離性能得到一定程度的提高，重組分