本文關(guān)鍵詞： 小型 超音速 膛線式旋流 數(shù)值模擬 結(jié)構(gòu)優(yōu)化　出處：《西安石油大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：天然氣脫水是天然氣處理的一個(gè)重要環(huán)節(jié),井口出來(lái)的天然氣含SH2、水、固體顆粒物等雜質(zhì)。在集輸過(guò)程中,水份很容易同分子較小的烴類物質(zhì)結(jié)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SH2等酸性氣體,形成具有腐蝕性的酸液引起管線和設(shè)備的腐蝕。只有將天然氣中的水汽含量控制在合理范圍內(nèi),才能保證天然氣在管道內(nèi)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工藝,它將絕熱膨脹、低溫凝析、旋流分離、減速擴(kuò)壓等處理過(guò)程結(jié)合在一起,在一個(gè)密閉緊湊的裝置內(nèi)完成,該裝置無(wú)移動(dòng)部件,無(wú)污染、低成本投資和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用。但國(guó)內(nèi)相關(guān)研究尚不完善,仍處于改進(jìn)優(yōu)化階段。本文根據(jù)已設(shè)計(jì)和加工出來(lái)的組合式現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用型超音速分離器,搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和系統(tǒng)。進(jìn)行了多次的初步實(shí)驗(yàn)。分析實(shí)驗(yàn)存在的問(wèn)題。由于現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用型超音速分離器需要相對(duì)應(yīng)的井口工況壓力,實(shí)驗(yàn)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離裝置的設(shè)計(jì)方法,利用UG軟件分別對(duì)Laval噴管、膛線式旋流段和擴(kuò)壓管等關(guān)鍵部件進(jìn)行了三維設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)工況和室內(nèi)實(shí)驗(yàn)條件相結(jié)合。由于整套裝置設(shè)計(jì)特點(diǎn)是體積小、重量小、所以旋流段管徑小,不便設(shè)計(jì)和安裝葉片式旋流分離器。根據(jù)槍管膛線的特點(diǎn),設(shè)計(jì)不同條數(shù)和螺距的膛線式旋流管。應(yīng)用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)軟件Fluent14.0對(duì)不同結(jié)構(gòu)超音速分離管的內(nèi)部流場(chǎng)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。重點(diǎn)對(duì)不同結(jié)構(gòu)參數(shù)的旋流管分離器內(nèi)部流場(chǎng),以及旋流場(chǎng)進(jìn)行模擬對(duì)比。選取最優(yōu)化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。為實(shí)現(xiàn)下一階段小型分離器加工,室內(nèi)實(shí)驗(yàn)打下基礎(chǔ)。
[Abstract]:Natural gas dehydration is an important part of natural gas treatment. The natural gas from the wellhead contains impurities such as SH2, water, solid particles, etc. In the process of gathering and transporting, water can easily be combined with hydrocarbons with smaller molecules to form hydrates. Or the formation of liquid water droplets at lower temperatures leads to blockages in pipelines, valves and various instruments, reduced circulation area and increased pressure drop in the pipeline. In addition, liquid water is easy to dissolve acidic gases such as SH2, The formation of corrosive acids causes corrosion of pipelines and equipment. Only if the moisture content in natural gas is controlled within a reasonable range, The supersonic gas-liquid separator is a new process used in the dehydration and purification of natural gas. It combines the processes of adiabatic expansion, low temperature condensate, cyclone separation, deceleration and diffuser, etc. Completed in a closed and compact device with no moving parts, no pollution, low cost investment and maintenance costs. It is still in the stage of improvement and optimization. In this paper, according to the design and processing of the combined field application supersonic separator, The experimental platform and system were built. Several preliminary experiments were carried out. The problems existed in the experiments were analyzed. The pressure of the wellhead working condition was required for the field application supersonic separator. In this paper, the design method of a small rifling swirl supersonic gas-liquid separation device is studied, and the Laval nozzle is made use of UG software. Three-dimensional design of key components such as rifling swirl section and diffuser tube is carried out. The design conditions are combined with indoor experimental conditions. Because the design of the whole device is small in size and weight, the diameter of the swirl section is small. It is inconvenient to design and install vane swirl separators. According to the characteristics of barrel rifling, A rifling swirl tube with different number and pitch is designed. The internal flow field of supersonic separation tube with different structures is numerically simulated by using computational fluid dynamics (CFD) software Fluent14.0. The temperature and pressure are obtained. The variation law of physical parameters such as velocity. The internal flow field and swirl flow field of swirl tube separator with different structure parameters are simulated and compared. The optimum structure design is selected. In order to realize the processing of small separator in the next stage, Laboratory experiments lay the foundation.
【學(xué)位授予單位】：西安石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TE931.1

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