發(fā)布時間：2020-10-29 21:07

　　 渦流管是一種靜止式冷熱分離裝置,它的結(jié)構(gòu)比較簡單,運(yùn)行穩(wěn)定、可靠,后期維護(hù)便捷,可以用于天然氣脫水脫烴處理過程。但是目前,在這個脫水脫烴的應(yīng)用過程中,由于渦流管外層氣流溫度較高,會引起已經(jīng)凝結(jié)的液滴重新蒸發(fā),影響天然氣可凝組分的分離效果。為了使這些已經(jīng)凝結(jié)的液滴在重新蒸發(fā)前盡快脫離出去,提高渦流管的分離性能,本文設(shè)計一套帶有排液結(jié)構(gòu)的渦流管裝置。由于排液結(jié)構(gòu)的存在改變了渦流管內(nèi)壁面的連續(xù)性,因此先采用數(shù)值模擬的方法對帶排液結(jié)構(gòu)的渦流管的冷熱分離性能進(jìn)行研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)隨著冷流率的增加,冷熱兩端溫差與制熱效應(yīng)均呈上升趨勢,而制冷效應(yīng)則逐漸減小,溫度效率與制冷效率則均存在極大值;排液結(jié)構(gòu)的存在對渦流管的各項特性影響較小,不會對渦流管的性能產(chǎn)生破壞性影響。搭建單相渦流管實驗平臺,以實驗的方法研究增設(shè)的排液結(jié)構(gòu)及相對應(yīng)的分離回收單元對渦流管冷熱分離性能的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn):在實驗所進(jìn)行的冷流率范圍內(nèi),制熱效應(yīng)隨著冷流率的逐步增加而逐漸增大,而制冷效應(yīng)存在極大值;排液結(jié)構(gòu)和分離回收單元的存在對渦流管的溫度效率等評價指標(biāo)只有很小的影響。并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步研究了操作參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)對渦流管的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)渦流管的長徑比達(dá)到一定的數(shù)值后,各項性能參數(shù)提高的幅度減小;在熱端管形式和噴嘴流道形式的對比實驗中,發(fā)現(xiàn)錐形管和阿基米德螺旋線型流道噴嘴更有利于冷熱分離。在單相實驗平臺的基礎(chǔ)上,搭建兩相渦流管實驗平臺,研究帶排液結(jié)構(gòu)渦流管對含濕氣體的分離性能。結(jié)果發(fā)現(xiàn)在實驗中采用不同的實驗介質(zhì)得到的脫除率不同,在相同的液體質(zhì)量流率下,采用水為介質(zhì)得到的脫除率高于乙醇溶液。在實驗所設(shè)計的尺寸范圍內(nèi),排液口位置和排液間隙對帶排液結(jié)構(gòu)的渦流管的脫除率影響較小,可凝組分濃度對脫除率的影響較大。隨著熱端出口壓力的升高,脫除率隨液體質(zhì)量流量的變化曲線呈逐漸升高趨勢。隨著液體質(zhì)量流量的增加,脫除率明顯增大,可達(dá)70%。因此,排液結(jié)構(gòu)的存在有利于渦流管對含濕氣體的分離。
【學(xué)位單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TE96
【文章目錄】：
摘要
Abstract
引言
1 文獻(xiàn)綜述
    1.1 研究背景
    1.2 渦流管的歷史及工作原理
    1.3 渦流管性能評價指標(biāo)
    1.4 渦流管的國內(nèi)外研究進(jìn)展
        1.4.1 渦流管的理論研究
        1.4.2 渦流管的數(shù)值計算及實驗研究
        1.4.3 渦流管的應(yīng)用
    1.5 本文主要研究工作
2 帶排液結(jié)構(gòu)的渦流管結(jié)構(gòu)設(shè)計
    2.1 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計思想
    2.2 渦流室、冷端出口及熱端管設(shè)計
    2.3 噴嘴結(jié)構(gòu)
        2.3.1 噴嘴最小截面形式
        2.3.2 噴嘴個數(shù)
        2.3.3 流道形式
    2.4 排液結(jié)構(gòu)
    2.5 分離回收單元
    2.6 熱端出口及熱端閥設(shè)計
    2.7 本章小結(jié)
3 帶排液結(jié)構(gòu)的渦流管的數(shù)值計算
    3.1 幾何模型的建立
        3.1.1 幾何模型的初步確定
        3.1.2 幾何模型的簡化
    3.2 網(wǎng)格劃分
        3.2.1 網(wǎng)格類型的選擇
        3.2.2 網(wǎng)格尺寸的確定
        3.2.3 網(wǎng)格劃分結(jié)果
    3.3 計算模型的確定
        3.3.1 基本簡化假設(shè)
        3.3.2 控制方程組
        3.3.3 湍流模型的確定
        3.3.4 數(shù)值求解方法
    3.4 模擬結(jié)果及分析
        3.4.1 渦流管的能量分離現(xiàn)象
        3.4.2 結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響
        3.4.3 操作參數(shù)的影響
    3.5 本章小結(jié)
4 渦流管單相實驗
    4.1 單相渦流管性能研究實驗平臺搭建
    4.2 性能參數(shù)及數(shù)據(jù)測量
        4.2.1 壓力測量
        4.2.2 溫度測量
        4.2.3 流量
    4.3 實驗步驟及流程
        4.3.1 實驗流程
        4.3.2 實驗步驟
    4.4 實驗結(jié)果及分析
        4.4.1 制冷效應(yīng)與制熱效應(yīng)
        4.4.2 結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響
        4.4.3 操作條件的影響
    4.5 本章小結(jié)
5 渦流管兩相實驗
    5.1 兩相渦流管性能研究實驗平臺搭建
    5.2 性能評價指標(biāo)
    5.3 實驗介紹及數(shù)據(jù)測量
        5.3.1 實驗流程
        5.3.2 實驗介質(zhì)
        5.3.3 實驗輔助裝置及數(shù)據(jù)測量
        5.3.4 實驗步驟
    5.4 實驗結(jié)果及分析
        5.4.1 實驗介質(zhì)為水和空氣時的實驗結(jié)果
        5.4.2 實驗介質(zhì)為乙醇溶液和空氣時的實驗結(jié)果
    5.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
附錄 符號說明
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2861450