渦流管是一種用于天然氣脫水脫烴的能量分離裝置,經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)高速旋流會在管內(nèi)產(chǎn)生能量耗散及粘性損失,因此,本文針對渦流管進出口處流動現(xiàn)象設(shè)計一種三維葉片整流器,將旋流轉(zhuǎn)化為平行流,實現(xiàn)能量高效回收。詳細過程主要通過理論、模擬及實驗相結(jié)合的方式,依據(jù)氣體動力學及能量傳遞原理,設(shè)計整流器及渦流管詳細結(jié)構(gòu),搭建實驗平臺,研究了上述整流器對渦流管制冷效率及結(jié)構(gòu)尺寸的影響。具體內(nèi)容及主要結(jié)論如下:（1）分析渦流管內(nèi)部流動規(guī)律,設(shè)計三維葉片整流器結(jié)構(gòu)。采用直母線葉片設(shè)計方法,依據(jù)安裝位置的氣流速度方向及變化規(guī)律,確定葉片角度變化趨勢,發(fā)現(xiàn)在不同壓比下,渦流管內(nèi)部流場變化明顯,當壓比較低時,氣流切向速度與水平夾角較小,因此整流器葉片入口角度較小時制冷效率較高。當壓比較高時,氣流切向速度與水平夾角較大,因此整流器葉片入口角度較大時制冷效率較高。并增加中間準線,使其葉片過渡平滑,降低氣流沖擊損失,并在葉片間采用漸擴流道,進一步回收氣體能量。（2）利用數(shù)值模擬確定整流器不同結(jié)構(gòu)參數(shù)及安裝位置對渦流管制冷效率的影響。針對整流器不同葉片數(shù)量,通過模擬結(jié)果發(fā)現(xiàn),當葉片數(shù)量為4時,整流效果最明顯,當其小于4時,整流效... 

【文章來源】：大連理工大學遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 研究歷史
    1.3 主要結(jié)構(gòu)類型
    1.4 國外研究進展
        1.4.1 理論研究
        1.4.2 數(shù)值模擬及實驗研究
        1.4.3 國內(nèi)外應(yīng)用
    1.5 性能評價指標
    1.6 本文主要研究工作
2 渦流管結(jié)構(gòu)設(shè)計
    2.1 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計
    2.2 三維靜止式導(dǎo)流葉片整流器
        2.2.1 建立葉片曲面方程
        2.2.2 建立內(nèi)準線方程
        2.2.3 建立中間準線及外準線方程
    2.3 熱端管結(jié)構(gòu)類型及長徑比
        2.3.1 熱端管結(jié)構(gòu)類型
        2.3.2 熱端管長徑比
    2.4 噴嘴結(jié)構(gòu)類型
        2.4.1 噴嘴的進氣方式及個數(shù)
        2.4.2 噴嘴的形狀及最小截面積
        2.4.3 噴嘴的流道
    2.5 冷、熱兩端出口及熱端閥的設(shè)計
    2.6 本章小結(jié)
3 渦流管數(shù)值模擬
    3.1 幾何模型建立
    3.2 網(wǎng)格劃分
        3.2.1 網(wǎng)格類型的選擇
        3.2.2 網(wǎng)格尺寸的確定及劃分結(jié)果
    3.3 計算模型的確定
        3.3.1 基本簡化假設(shè)
        3.3.2 湍流模型選擇
        3.3.3 控制方程組
        3.3.4 數(shù)值求解方法
    3.4 渦流管的能量分離現(xiàn)象
        3.4.1 渦流管的流動跡線圖分析
        3.4.2 渦流管的壓力場分析
        3.4.3 渦流管的溫度場分析
        3.4.4 渦流管的速度場分析
        3.4.5 渦流管的馬赫數(shù)分析
    3.5 整流器安裝在冷端
        3.5.1 不同中心圓柱結(jié)構(gòu)
        3.5.2 不同葉片角度
    3.6 整流器安裝在熱端可調(diào)錐前端
        3.6.1 不同中心圓柱結(jié)構(gòu)
        3.6.2 不同葉片數(shù)量的影響
        3.6.3 不同葉片角度
    3.7 整流器安裝在熱端可調(diào)錐后端
        3.7.1 不同葉片角度
        3.7.2 不同長徑比
    3.8 本章小結(jié)
4 渦流管實驗研究
    4.1 實驗平臺搭建
    4.2 實驗相關(guān)參數(shù)的測量
    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 整流器對長徑比的影響
        4.4.1 壓比為2 時渦流管性能參數(shù)
        4.4.2 壓比為3、4 時渦流管性能參數(shù)
    4.5 整流器安裝位置對比試驗
        4.5.1 安裝位置對單位制冷量的影響
        4.5.2 安裝位置對制冷效應(yīng)的影響
    4.6 不同角度葉片整流器與壓比的關(guān)系
        4.6.1 角度對單位制冷量的影響
        4.6.2 角度對制冷效應(yīng)的影響
    4.7 誤差分析
    4.8 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]噴嘴結(jié)構(gòu)對渦流管性能影響的研究[J]. 湯振豪,余曉明,丁義萍.  低溫與超導(dǎo). 2018(06)
[2]基于Fluent的渦流管數(shù)值模擬與結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究[J]. 何麗娟,潘鵬,黃艷偉,孫尚志.  真空科學與技術(shù)學報. 2018(01)
[3]天然氣井口節(jié)流不凍堵渦流管研究[J]. 張汝冰,額日其太.  石油規(guī)劃設(shè)計. 2017(02)
[4]渦流管非穩(wěn)態(tài)旋流流場數(shù)值模擬研究[J]. 張博,郭向吉.  熱科學與技術(shù). 2017(01)
[5]川氣東送分輸站壓力能回收利用潛力分析[J]. 徐孝軒,黃業(yè)千,亢澤濤.  天然氣技術(shù)與經(jīng)濟. 2013(02)
[6]進氣溫度與壓力對錐形渦流管性能的影響[J]. 昌錕,周剛,李青,李強.  低溫工程. 2011(02)
[7]渦流管的流道特性及制冷能力實驗[J]. 王志遠,童明偉,原如冰.  重慶大學學報. 2009(08)
[8]渦流管技術(shù)在天然氣領(lǐng)域的應(yīng)用前景[J]. 徐正斌.  油氣儲運. 2009(01)
[9]進口壓力對渦流管性能影響的實驗研究[J]. 何曙,吳玉庭,郭建,馬重芳,葛滿初.  空氣動力學學報. 2006(04)
[10]整流器對渦流管能量分離性能影響的研究[J]. 何曙,郭建,吳玉庭,丁雨,馬重芳,葛滿初.  制冷學報. 2006(01)

碩士論文
[1]帶排液結(jié)構(gòu)的渦流管的性能研究[D]. 呂萍.大連理工大學 2018
[2]錐形雙回路渦流管的內(nèi)部流動與性能分析[D]. 張歌.大連理工大學 2011
[3]軸流式渦流管結(jié)構(gòu)設(shè)計和數(shù)值模擬[D]. 田漢.太原科技大學 2009
[4]新型雙路渦流管的性能研究[D]. 邵春收.南京理工大學 2009
[5]渦流管性能研究與參數(shù)優(yōu)化[D]. 高彥寧.大連理工大學 2007
[6]用于輕烴回收的渦流制冷實驗研究[D]. 何曙.北京工業(yè)大學 2005



本文編號：2997771