切流式超声速天然气分离器结构设计与数值模拟
超声速天然气分离器是用于天然气脱水的一种装置。它结构简单，效率高，能耗低，支持无人值守，在天然气输送中得到了广泛的应用。现代工业中使用的超声速天然气分离器都是轴流式的，分为超声速翼后置和前置两种。超声速翼后置式分离器在翼前会产生强激波从而影响系统稳定使用;超声速翼前置式分离器对翼的设计有较高的要求，往往不能产生足够大的离心加速度。本文从涡流管的进气方式中得到启发，把超声速翼从天然气分离器中移除，而把进气方式由轴向变为切向，并使用CFD软件进行了数值模拟。 首先，对超声速天然气分离器工作原理从理论上进行分析与讨论。然后，对传统轴流式天然气分离器的结构参数进行理想优化选择，并据此结构参数建立相应的物理模型，利用GAMBIT软件进行网格划分，运用CFD软件对其进行了数值模拟。主要分析了其速度场、压力场、温度场，结果显示超声速翼后置式分离器在轴向x=0.19m处产生了激波，得出的结论与前人保持一致。接着在其他结构参数保持不变的情况下除去了超声速翼，并参照涡流管的结构对切流式进气喷嘴进行了设计。然后对切流式超声速天然气分离器进行了数值模拟，结果显示:高压气流在分离器内高速稳定旋转，并没有产生激波;气流切向速度在气流入口最高可达250m/s，在气液分离段气流切向速度基本保持不变，其值可达150m/s，高于超声速翼前置式分离器的切向速度，旋流比可达0.27;在气液分离段最低温度可达140k，为水蒸汽冷凝创造了良好的环境。
超声速分离器是;天然气脱水;涡流管;结构参数;数值模拟
太原科技大学
硕士
流体力学
崔小朝
2011
中文
TE64;O354.3
60
2015-05-20（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）