噴管超音速分離技術(shù)在氣體脫水中的應(yīng)用研究.pdf

1、天然氣的開發(fā)和利用是未來我國能源工程中的新課題。其中天然氣脫水是天然氣輸送過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，脫去天然氣中的水是為了防止水合物的形成，從而避免堵塞用于運(yùn)輸?shù)母鞴艿兰伴y門，提高傳輸效率，而實現(xiàn)脫水這一目的關(guān)鍵在于使天然氣中的水蒸氣發(fā)生充分凝結(jié)并與干天然氣分離。由于傳統(tǒng)的天然氣脫水技術(shù)存在著一些不足之處，如系統(tǒng)復(fù)雜、成本高、能耗大、甚至必要時還需要注入化學(xué)藥劑等，因此必須尋求一種技術(shù)更先進(jìn)，系統(tǒng)設(shè)備更簡單，操作更方便，成本更低的脫水方法。近年

2、來出現(xiàn)的噴管超音速分離技術(shù)是天然氣處理工藝技術(shù)的一大創(chuàng)新技術(shù)，在很多方面克服了以上傳統(tǒng)方法的不足，它是一種集氣體動力學(xué)、熱力學(xué)和流體力學(xué)理論為一體的新型氣體除濕技術(shù)，綜合了低溫冷凝技術(shù)與旋轉(zhuǎn)分離。
　　 本文借鑒TwisterTM超音速氣/液分離器部分設(shè)計思想，通過一系列的方案設(shè)計、工藝設(shè)計及熱力計算，完成了噴管性能測試裝置的設(shè)計研發(fā)工作。通過在Pro/E中建立相應(yīng)的三維實體模型，應(yīng)用計算流體動力學(xué)(CFD)軟件CFX對超音速分

3、離管的內(nèi)部流場進(jìn)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。搭建室內(nèi)實驗測試系統(tǒng)以及對噴管性能測試裝置設(shè)計一系列的室內(nèi)實驗研究方案，目的是為了觀察氣體在超音速分離管內(nèi)部的真實流動的情況，從而得出氣流在分離管中的壓損比以及激波發(fā)生位置等物理參量的變化規(guī)律，同時分析幾何結(jié)構(gòu)的變化對超音速分離管的分離性能產(chǎn)生的影響。最后，根據(jù)數(shù)值計算結(jié)論以及濕空氣在超音速分離管內(nèi)凝結(jié)流動的理論基礎(chǔ)知識提出了一系列關(guān)于提高濕空氣凝結(jié)量方法，進(jìn)而改