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重要環(huán)節(jié),井口出來的天然氣含SH2、水、固體顆粒物等雜質(zhì)。在集輸過程中,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、減速擴壓等處理過程結(jié)合在一起,在一個密閉緊湊的裝置內(nèi)完成,該裝置無移動部件,無污染、低成本投資和運行維護(hù)費用。但國內(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)計和加工出來的組合式現(xiàn)場應(yīng)用型超音速分離器,搭建實驗平臺和系統(tǒng)。進(jìn)行了多次的初步實驗。分析實驗存在的問題。由于現(xiàn)場應(yīng)用型超音速分離器需要相對應(yīng)的井口工況壓力,實驗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)計方法,利用UG軟件分別對Laval噴管、膛線式旋流段和擴壓管等關(guān)鍵部件進(jìn)行了三維設(shè)計。設(shè)計工況和室內(nèi)實驗條件相結(jié)合。由于整套裝置設(shè)計特點是體積小、重量小、所以旋流段管徑小,不便設(shè)計和安裝葉片式旋流分離器。根據(jù)槍管膛線的特點,設(shè)計不同條數(shù)和螺距的膛線式旋流管。應(yīng)用計算流體動力學(xué)(CFD)軟件Fluent14.0對不同結(jié)構(gòu)超音速分離管的內(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。重點對不同結(jié)構(gòu)參數(shù)的旋流管分離器內(nèi)部流場,以及旋流場進(jìn)行模擬對比。選取最優(yōu)化的結(jié)構(gòu)設(shè)計。為實現(xiàn)下一階段小型分離器加工,室內(nèi)實驗打下基礎(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)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TE931.1

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本文編號：1532337