分壓器結構與性能研究.pdf

1、天然氣是重要的優(yōu)質清潔能源，合理地開采和利用天然氣對工業(yè)生產(chǎn)和人民生活有著重要的意義，由于儲藏在地層里的天然氣壓力大都很高，蘊含著巨大的壓力能，天然氣在開采和集輸過程中，如何高效利用地層天然氣壓力能是一個具有重要研究意義和應用價值的課題。 分壓器是一種先進高效節(jié)能的壓力交換設備，主要是利用激波和膨脹波對氣體做功來實現(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，此設備能夠在天然氣開采和輸運過程

2、中有效地回收利用天然氣的壓力能，同時，分壓器具有結構緊湊、裝配檢修容易、可帶液操作等優(yōu)點，在天然氣處理中具有非常廣闊的應用前景。 目前，國內外對三端口的壓力交換設備研究較少，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)值計算和實驗研究三方面進行深入研究： (1)理論分析：運用氣體動力學理論分析分壓器的工作原理，介紹分壓器的結構及工作過程，利用氣體定常流動的理論分析分壓器噴嘴內的氣體定常流動，利用氣體的非定常流

3、動理論分析波轉子通道內激波、膨脹波和接觸面的運行規(guī)律，并繪制分壓器波圖。 (2)數(shù)值模擬計算：建立分壓器的數(shù)值計算模型.首先，運用二維單通道數(shù)值計算模型對分壓器各噴嘴寬度進行初步核算；然后，運用流體計算軟件Fluent對分壓器內部流場進行二維整機多周期模擬計算。通過模擬計算分析了中壓噴嘴寬度、高壓噴嘴寬度、低壓噴嘴寬度、偏轉距離及固壁距離對分壓器等熵效率的影響，同時總結了間隙、轉速、壓比及中壓壓力變化時分壓器等熵效率的變化規(guī)律，

4、從減小流動損失的角度考慮，提出了傾斜型噴嘴結構和楔形通道壁結構，用來提高分壓器的性能。 (3)實驗研究：建立實驗系統(tǒng)后，根據(jù)實驗流程確定實驗分析參數(shù)。研究了中壓噴嘴寬度、偏轉距離、高低壓噴嘴匹配、轉速、操作壓力及間隙對分壓器性能的影響，總結各個參數(shù)變化時，分壓器性能的變化規(guī)律；同時，對設備性能進行分析診斷，總結降低設備性能的影響因素。 通過上述研究可知，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、偏轉距離