井口直接開(kāi)采出來(lái)的天然氣中含有大量水和重組份,這些物質(zhì)在輸送過(guò)程中易發(fā)生凝結(jié),不僅會(huì)降低管路的有效輸送能力,而且還會(huì)腐蝕相關(guān)設(shè)備,因此必須對(duì)天然氣進(jìn)行脫水處理。在克服傳統(tǒng)脫水方法缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上,產(chǎn)生了一種新型超音速旋流脫水技術(shù),該技術(shù)利用動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)原理,把膨脹冷凝與旋流分離相結(jié)合,從而實(shí)現(xiàn)了水蒸氣與重組份從天然氣中的分離,具有效率高、工藝簡(jiǎn)化、長(zhǎng)期可靠、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn),應(yīng)用前景廣闊。本文首先提出了超音速旋流脫水裝置各個(gè)部件的設(shè)計(jì)方法,并以某實(shí)際工況和氣質(zhì)條件進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)計(jì)算。然后據(jù)此結(jié)構(gòu)建立了相應(yīng)的三維數(shù)值計(jì)算模型,運(yùn)用ANSYS14.0對(duì)其進(jìn)行數(shù)值模擬,研究了天然氣在超音速旋流脫水裝置內(nèi)部的流動(dòng)特性、凝結(jié)特性和分離特性。結(jié)果表明:在超音速?lài)姽艹隹谔庱R赫數(shù)為2,膨脹最低溫度可達(dá)165K,切向分離速度為60m/s,可以實(shí)現(xiàn)水蒸氣的充分凝結(jié)和分離;由水蒸氣凝結(jié)成的小液滴有三種運(yùn)動(dòng)軌跡,它們的平均直徑為2μm,大部分可以被分離出來(lái);同時(shí)激波發(fā)生位置位于排液口之后的擴(kuò)壓器中,有利于溫度和壓力的恢復(fù)而又不會(huì)破壞之前的凝結(jié)環(huán)境。在內(nèi)部流場(chǎng)研究的基礎(chǔ)上,以排液口處的分離溫度、分離效率、切向速度和激波位置為優(yōu)化指標(biāo),探討不同結(jié)構(gòu)參數(shù)下的影響規(guī)律,由此確定最佳的結(jié)構(gòu)尺寸;最后分析了脫水裝置的正常工作條件和變工況性能。計(jì)算結(jié)果表明:不同結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)上述優(yōu)化指標(biāo)的影響不同,得到的限制條件也不相同,因此應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況確定最優(yōu)結(jié)構(gòu);裝置正常工作的壓損比范圍為35%~70%,入口壓力為4MPa、溫度為300K、壓損比為70%時(shí),可獲得最大露點(diǎn)降為23K;改變進(jìn)出口壓力和溫度,脫水裝置同樣能夠獲得較為理想的露點(diǎn)降,可見(jiàn)所設(shè)計(jì)的超音速旋流脫水裝置對(duì)于壓力、溫度變化具有很好的適應(yīng)性,能夠滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)天然氣管道輸送應(yīng)用。
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TE96

【參考文獻(xiàn)】

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1 韓曉平;;“十三五”能源規(guī)劃需要新發(fā)展理念[J];中國(guó)石油和化工;2016年08期

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3 周艷;;天然氣三甘醇脫水系統(tǒng)工藝技術(shù)[J];石化技術(shù);2015年07期

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5 額日其太;韓景;段然;吳盟;;一種雙喉道帶多孔壁超音速旋流分離器性能研究(英文)[J];Chinese Journal of Chemical Engineering;2014年04期

6 文闖;曹學(xué)文;楊燕;張玉蛟;張靜;王國(guó)棟;;一種先旋流后膨脹型超聲速分離器脫水性能實(shí)驗(yàn)[J];石油學(xué)報(bào);2012年02期

7 朱禮君;;天然氣小制冷量低溫脫水脫烴技術(shù)[J];中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量;2011年08期

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9 文闖;曹學(xué)文;楊燕;張靜;;環(huán)形超聲速?lài)姽軆?nèi)天然氣流場(chǎng)特性[J];化工進(jìn)展;2011年04期

10 羅勤;李曉紅;許文曉;;國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)《ISO 13686天然氣質(zhì)量指標(biāo)》修訂淺析[J];石油與天然氣化工;2010年01期

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1 蔣文明;多組分凝結(jié)性超音速流傳熱傳質(zhì)理論及實(shí)驗(yàn)研究[D];北京工業(yè)大學(xué);2010年

2 馬慶芬;旋轉(zhuǎn)超音速凝結(jié)流動(dòng)及應(yīng)用技術(shù)研究[D];大連理工大學(xué);2009年

3 楊志毅;油氣超音速旋流分離技術(shù)研究[D];西南石油學(xué)院;2004年

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3 宋婧;噴管超音速分離技術(shù)在氣體脫水中的應(yīng)用研究[D];北京化工大學(xué);2010年

4 魏江東;超音速旋流分離器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與流場(chǎng)特性研究[D];中國(guó)石油大學(xué);2009年

本文編號(hào)：2085710