變徑式超音速氣液分離器結構設計及實驗和模擬研究.pdf

1、天然氣的脫水處理是生產(chǎn)商品氣的必備環(huán)節(jié)，其主要目的是防止后續(xù)處理和儲運過程中出現(xiàn)水合物和液態(tài)水，以及防止酸性氣體溶于游離水來腐蝕管路及設備。而超音速氣液分離器是一種新型的氣液分離設備，它具有具有低耗、安全高效和無污染等優(yōu)點，對天然氣礦場加工及集輸具有重要意義。但目前國內(nèi)理論研究尚不成熟，暫不具備商業(yè)使用價值。
　　本文研究了超音速分離器的基本原理及其設計方法，利用 Solidworks分別對拉瓦爾噴管、旋流管及旋流翼和擴壓管等關鍵

2、部件進行了三維設計。拉瓦爾噴管的收縮段采用五次曲線作為型線，喉部采用平角型直管的形式，漸擴段和擴壓段設計為錐形，旋流翼采用基于飛機機翼的三角后掠翼。另外，由于在實驗過程中研究喉部尺寸對超音速分離器分離效率的影響時，分離器喉部的安裝過程繁瑣且費時。所以本文設計了喉部變徑可調結構。之后，根據(jù)變徑式超音速分離器的型線結構及流場特點，對分離器的基本模型進行了模擬及分析。模擬結果表明：該裝置具有低溫制冷能力，可達到旋流分離的效果。同時在基本型結構

3、的基礎上，分別改變旋流翼位置、拉瓦爾噴管漸擴管錐角以及改變超音速分離器出口背壓進行模擬計算并對比分析。得出如下結論：
　?。?）旋流翼安裝位置越靠近拉瓦爾噴管出口，旋流翼后超音速流動區(qū)域及低溫、低壓區(qū)域越長，氣液分離效率越高。
　?。?）拉瓦爾噴管漸擴管錐角影響分離器流場特性，過大或過小的錐角會使下游區(qū)域的流場特性變差，從而影響旋流管內(nèi)氣液的分離效率。特別是當錐角過大時，Laval噴管出口處容易產(chǎn)生較強的激波。
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