發(fā)布時(shí)間：2018-11-22 20:04

【摘要】：超聲速天然氣分離器是用于天然氣脫水的一種裝置。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,效率高,能耗低,支持無人值守,在天然氣輸送中得到了廣泛的應(yīng)用。現(xiàn)代工業(yè)中使用的超聲速天然氣分離器都是軸流式的,分為超聲速翼后置和前置兩種。超聲速翼后置式分離器在翼前會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)激波從而影響系統(tǒng)穩(wěn)定使用;超聲速翼前置式分離器對(duì)翼的設(shè)計(jì)有較高的要求,往往不能產(chǎn)生足夠大的離心加速度。本文從渦流管的進(jìn)氣方式中得到啟發(fā),把超聲速翼從天然氣分離器中移除,而把進(jìn)氣方式由軸向變?yōu)榍邢?并使用CFD軟件進(jìn)行了數(shù)值模擬。 首先,對(duì)超聲速天然氣分離器工作原理從理論上進(jìn)行分析與討論。然后,對(duì)傳統(tǒng)軸流式天然氣分離器的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行理想優(yōu)化選擇,并據(jù)此結(jié)構(gòu)參數(shù)建立相應(yīng)的物理模型,利用GAMBIT軟件進(jìn)行網(wǎng)格劃分,運(yùn)用CFD軟件對(duì)其進(jìn)行了數(shù)值模擬。主要分析了其速度場(chǎng)、壓力場(chǎng)、溫度場(chǎng),結(jié)果顯示超聲速翼后置式分離器在軸向x=0.19m處產(chǎn)生了激波,得出的結(jié)論與前人保持一致。接著在其他結(jié)構(gòu)參數(shù)保持不變的情況下除去了超聲速翼,并參照渦流管的結(jié)構(gòu)對(duì)切流式進(jìn)氣噴嘴進(jìn)行了設(shè)計(jì)。然后對(duì)切流式超聲速天然氣分離器進(jìn)行了數(shù)值模擬,結(jié)果顯示:高壓氣流在分離器內(nèi)高速穩(wěn)定旋轉(zhuǎn),并沒有產(chǎn)生激波;氣流切向速度在氣流入口最高可達(dá)250m/s,在氣液分離段氣流切向速度基本保持不變,其值可達(dá)150m/s,高于超聲速翼前置式分離器的切向速度,旋流比可達(dá)0.27;在氣液分離段最低溫度可達(dá)140k,為水蒸汽冷凝創(chuàng)造了良好的環(huán)境。
[Abstract]:Supersonic gas separator is a kind of device used for natural gas dehydration. It has been widely used in natural gas transportation because of its simple structure, high efficiency, low energy consumption and unattended support. The supersonic gas separators used in modern industry are axial flow, which can be divided into two types: supersonic wing rear and front. The supersonic wing rear separator will produce strong shock wave in front of the wing which will affect the stable use of the system. The supersonic wing front separator has higher requirements for the wing design and often can not produce enough centrifugal acceleration. Inspired by the intake mode of vortex tube, the supersonic wing is removed from the natural gas separator and the intake mode is changed from axial to tangential direction. The numerical simulation is carried out by using CFD software. Firstly, the working principle of supersonic gas separator is analyzed and discussed theoretically. Then, the structural parameters of the traditional axial flow gas separator are optimized, and the corresponding physical model is established according to the structural parameters. The grid is divided by using GAMBIT software, and the numerical simulation is carried out by using CFD software. The velocity field, pressure field and temperature field are mainly analyzed. The results show that shock waves are produced at the axial x _ (0.19) m in the supersonic wing rear separator, and the results are consistent with those obtained by the predecessors. Then the supersonic wing is removed while other structural parameters remain unchanged and the tangent flow inlet nozzle is designed according to the structure of the vortex tube. Then the tangential flow supersonic gas separator is numerically simulated. The results show that the high pressure gas flow rotates steadily at high speed in the separator and no shock wave is produced. The tangential velocity can reach up to 250 m / s at the inlet of the air flow, and the tangential velocity of the gas flow in the gas-liquid separation section is almost unchanged, which can reach 150 m / s, which is higher than the tangential velocity of the supersonic wing front separator, and the swirl ratio can reach 0.27; The lowest temperature in the gas-liquid separation section is up to 140 ks. which creates a good environment for water vapor condensation.
【學(xué)位授予單位】：太原科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：TH237.5

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2350414