變徑式超音速氣液分離器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)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(chǔ)運(yùn)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(shè)備。而超音速氣液分離器是一種新型的氣液分離設(shè)備，它具有具有低耗、安全高效和無污染等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)天然氣礦場(chǎng)加工及集輸具有重要意義。但目前國(guó)內(nèi)理論研究尚不成熟，暫不具備商業(yè)使用價(jià)值。
　　本文研究了超音速分離器的基本原理及其設(shè)計(jì)方法，利用 Solidworks分別對(duì)拉瓦爾噴管、旋流管及旋流翼和擴(kuò)壓管等關(guān)鍵

2、部件進(jìn)行了三維設(shè)計(jì)。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(kuò)段和擴(kuò)壓段設(shè)計(jì)為錐形，旋流翼采用基于飛機(jī)機(jī)翼的三角后掠翼。另外，由于在實(shí)驗(yàn)過程中研究喉部尺寸對(duì)超音速分離器分離效率的影響時(shí)，分離器喉部的安裝過程繁瑣且費(fèi)時(shí)。所以本文設(shè)計(jì)了喉部變徑可調(diào)結(jié)構(gòu)。之后，根據(jù)變徑式超音速分離器的型線結(jié)構(gòu)及流場(chǎng)特點(diǎn)，對(duì)分離器的基本模型進(jìn)行了模擬及分析。模擬結(jié)果表明：該裝置具有低溫制冷能力，可達(dá)到旋流分離的效果。同時(shí)在基本型結(jié)構(gòu)

3、的基礎(chǔ)上，分別改變旋流翼位置、拉瓦爾噴管漸擴(kuò)管錐角以及改變超音速分離器出口背壓進(jìn)行模擬計(jì)算并對(duì)比分析。得出如下結(jié)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(dòng)區(qū)域及低溫、低壓區(qū)域越長(zhǎng)，氣液分離效率越高。
　?。?）拉瓦爾噴管漸擴(kuò)管錐角影響分離器流場(chǎng)特性，過大或過小的錐角會(huì)使下游區(qū)域的流場(chǎng)特性變差，從而影響旋流管內(nèi)氣液的分離效率。特別是當(dāng)錐角過大時(shí)，Laval噴管出口處容易產(chǎn)生較強(qiáng)的激波。
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