小型超音速氣液分離裝置結構優(yōu)化與數(shù)值模擬.pdf

1、天然氣脫水是天然氣處理的一個重要環(huán)節(jié)，井口出來的天然氣含H2S、水、固體顆粒物等雜質。在集輸過程中，水份很容易同分子較小的烴類物質結合形成水合物，或者在更低的溫度條件下形成液態(tài)水滴致使管線、閥門及各種儀表堵塞，流通面積減小，管道壓力降增大。此外液態(tài)水容易溶解H2S等酸性氣體，形成具有腐蝕性的酸液引起管線和設備的腐蝕。只有將天然氣中的水汽含量控制在合理范圍內，才能保證天然氣在管道內的安全輸送。超聲速氣液分離器是用于天然氣脫水凈化處理的新型

2、工藝，它將絕熱膨脹、低溫凝析、旋流分離、減速擴壓等處理過程結合在一起，在一個密閉緊湊的裝置內完成，該裝置無移動部件，無污染、低成本投資和運行維護費用。但國內相關研究尚不完善，仍處于改進優(yōu)化階段。
　　本文根據(jù)已設計和加工出來的組合式現(xiàn)場應用型超音速分離器，搭建實驗平臺和系統(tǒng)。進行了多次的初步實驗。分析實驗存在的問題。由于現(xiàn)場應用型超音速分離器需要相對應的井口工況壓力，實驗室工況條件難以滿足。本文研究了一種小型膛線式旋流超音速氣液分

3、離裝置的設計方法，利用UG軟件分別對Laval噴管、膛線式旋流段和擴壓管等關鍵部件進行了三維設計。設計工況和室內實驗條件相結合。由于整套裝置設計特點是體積小、重量小、所以旋流段管徑小，不便設計和安裝葉片式旋流分離器。根據(jù)槍管膛線的特點，設計不同條數(shù)和螺距的膛線式旋流管。應用計算流體動力學（CFD）軟件Fluent14.0對不同結構超音速分離管的內部流場進行了數(shù)值模擬，獲得了溫度、壓力、速度等物理參量的變化規(guī)律。重點對不同結構參數(shù)的旋流管