分壓器結(jié)構(gòu)與性能研究.pdf

1、天然氣是重要的優(yōu)質(zhì)清潔能源，合理地開(kāi)采和利用天然氣對(duì)工業(yè)生產(chǎn)和人民生活有著重要的意義，由于儲(chǔ)藏在地層里的天然氣壓力大都很高，蘊(yùn)含著巨大的壓力能，天然氣在開(kāi)采和集輸過(guò)程中，如何高效利用地層天然氣壓力能是一個(gè)具有重要研究意義和應(yīng)用價(jià)值的課題。 分壓器是一種先進(jìn)高效節(jié)能的壓力交換設(shè)備，主要是利用激波和膨脹波對(duì)氣體做功來(lái)實(shí)現(xiàn)壓力能的傳遞，分壓器的作用是將一股中壓輸入氣體分成一股高壓氣體和一股低壓氣體輸出，此設(shè)備能夠在天然氣開(kāi)采和輸運(yùn)過(guò)程

2、中有效地回收利用天然氣的壓力能，同時(shí)，分壓器具有結(jié)構(gòu)緊湊、裝配檢修容易、可帶液操作等優(yōu)點(diǎn)，在天然氣處理中具有非常廣闊的應(yīng)用前景。 目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)三端口的壓力交換設(shè)備研究較少，為了獲得分壓器性能隨參數(shù)的變化規(guī)律，本課題從理論分析、數(shù)值計(jì)算和實(shí)驗(yàn)研究三方面進(jìn)行深入研究： (1)理論分析：運(yùn)用氣體動(dòng)力學(xué)理論分析分壓器的工作原理，介紹分壓器的結(jié)構(gòu)及工作過(guò)程，利用氣體定常流動(dòng)的理論分析分壓器噴嘴內(nèi)的氣體定常流動(dòng)，利用氣體的非定常流

3、動(dòng)理論分析波轉(zhuǎn)子通道內(nèi)激波、膨脹波和接觸面的運(yùn)行規(guī)律，并繪制分壓器波圖。 (2)數(shù)值模擬計(jì)算：建立分壓器的數(shù)值計(jì)算模型.首先，運(yùn)用二維單通道數(shù)值計(jì)算模型對(duì)分壓器各噴嘴寬度進(jìn)行初步核算；然后，運(yùn)用流體計(jì)算軟件Fluent對(duì)分壓器內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行二維整機(jī)多周期模擬計(jì)算。通過(guò)模擬計(jì)算分析了中壓噴嘴寬度、高壓噴嘴寬度、低壓噴嘴寬度、偏轉(zhuǎn)距離及固壁距離對(duì)分壓器等熵效率的影響，同時(shí)總結(jié)了間隙、轉(zhuǎn)速、壓比及中壓壓力變化時(shí)分壓器等熵效率的變化規(guī)律，

4、從減小流動(dòng)損失的角度考慮，提出了傾斜型噴嘴結(jié)構(gòu)和楔形通道壁結(jié)構(gòu)，用來(lái)提高分壓器的性能。 (3)實(shí)驗(yàn)研究：建立實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)后，根據(jù)實(shí)驗(yàn)流程確定實(shí)驗(yàn)分析參數(shù)。研究了中壓噴嘴寬度、偏轉(zhuǎn)距離、高低壓噴嘴匹配、轉(zhuǎn)速、操作壓力及間隙對(duì)分壓器性能的影響，總結(jié)各個(gè)參數(shù)變化時(shí)，分壓器性能的變化規(guī)律；同時(shí)，對(duì)設(shè)備性能進(jìn)行分析診斷，總結(jié)降低設(shè)備性能的影響因素。 通過(guò)上述研究可知，影響分壓器性能的參數(shù)主要包括：噴嘴寬度、操作壓力、固壁距離、偏轉(zhuǎn)距離