湿天然气超音速喷管结构优化
发布时间：2021-09-23 15:38
天然气中含有的水分和重烃在一定条件下会发生凝结或者生成水合物,不仅会降低管路的有效输送能力,而且还会腐蚀或者堵塞相关设备,会对输送管道产生不良影响,因此在天然气输送之前,必须进行脱水处理。超音速旋流脱水技术利用动力学和热力学原理,把膨胀冷凝与旋流分离相结合,从而实现了水蒸气与重组份从天然气中的分离,相较于传统的天然气脱水技术,具有效率高、工艺简化、长期可靠、绿色环保等优点,应用前景广阔。本文在超音速脱水技术的理论基础上,先提出装置各个部件的设计方法,并以某实际工况和气质条件进行详细设计计算;然后参考实际结构与数值计算结果建立相应的三维数值计算模型,运用ANSYS15.0对其进行数值模拟,研究天然气在超音速旋流脱水装置内部流场的流动、液滴凝结和气液分离。结果表明:在超音速喷管出口处,膨胀最低温度可达165K,切向分离速度为60m/s,可以实现水蒸气的充分凝结和分离;由水蒸气凝结成的小液滴的平均直径为1.2μm,大部分可以被分离出来;同时激波发生位置位于排液口之后的扩压段,有利于温度和压力的恢复而又不会破坏之前的液滴凝结环境。在内部流场研究的基础上,以排液口处的静压、分离效率以及切向速度为...
【文章来源】：西安石油大学陕西省
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
低温冷却法脱水
3而且不用任何化学添加剂，不会产生任何污染，只要通过自身特殊的结构就能达到很高的分离效率，因此对超音速脱水方法进行相关技术研究是十分有必要的。不同脱水方法的具体流程见图示。图1-1低温冷却法脱水图1-2三甘醇脱水
4图1-3分子筛脱水法图1-4超音速脱水装置1.3国内外研究现状1.3.1国外研究现状超音速分离技术的初始理念是干燥空气，减少其水分含量，主要根据由StorkProductEngineering在1989年发明的一种“Condicyclone”技术，因此该技术在最初主要运用于空调上[5]。其应用原理是，在轴向截面不等的管道中流入超音速的湿流体，当流体流入管道后产生高速旋转的运动，从而获得向外旋转运动的离心力，分离出气态中的水分[5]，后来经过严谨的技术改造，荷兰科学家把这项技术引入天然气分离的领域[6]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]天然气三甘醇脱水系统工艺技术[J]. 周艳. 石化技术. 2015(07)
[2]中国天然气工业发展前景与挑战[J]. 贾承造,张永峰,赵霞. 天然气工业. 2014(02)
[3]天然气脱水新工艺新技术探讨[J]. 毛立军,王用良,吴艳,赵海龙. 广东化工. 2013(08)
[4]高超声速飞行器后体/尾喷管优化设计[J]. 甘文彪,阎超. 北京航空航天大学学报. 2011(11)
[5]NACA4412翼型分离涡计算的混合网格策略研究[J]. 周磊,杨振虎. 航空计算技术. 2011(04)
[6]超音速喷嘴涡流管气体分离性能的数值模拟与实验[J]. 马庆芬,胡大鹏,邱中华,胡施俊. 石油学报(石油加工). 2011(02)
[7]新型超声速旋流分离器设计及数值模拟[J]. 文闯,曹学文,吴梁红. 中国石油大学学报(自然科学版). 2010(04)
[8]喷管超音速分离技术在天然气脱水中的应用研究[J]. 宋婧,王丽,陈家庆,陈志明. 北京石油化工学院学报. 2010(01)
[9]新型天然气超音速脱水净化装置现场试验[J]. 蒋文明,刘中良,刘恒伟,张新军,张建,宋辉,鲁树东. 天然气工业. 2008(02)
[10]分子筛脱水工艺简述[J]. 胡晓敏,陆永康,曾亮泉. 天然气与石油. 2008(01)
博士论文
[1]水蒸气超音速流动中的非平衡相变与激波效应[D]. 杨勇.大连理工大学 2010
[2]多组分凝结性超音速流传热传质理论及实验研究[D]. 蒋文明.北京工业大学 2010
[3]旋转超音速凝结流动及应用技术研究[D]. 马庆芬.大连理工大学 2009
[4]超音速分离管的研发及其流动与传热传质特性的研究[D]. 刘恒伟.北京工业大学 2006
[5]油气超音速旋流分离技术研究[D]. 杨志毅.西南石油学院 2004
硕士论文
[1]超音速分离器中天然气凝结特性研究[D]. 朱超.西南石油大学 2015
[2]超音速分离器内流动及其应用基础研究[D]. 张明益.大连理工大学 2011
[3]超声速旋转凝结流动规律研究[D]. 张静.中国石油大学 2011
[4]喷管超音速分离技术在气体脱水中的应用研究[D]. 宋婧.北京化工大学 2010
[5]新型超音速气体净化分离装置设计研究[D]. 庞会中.北京工业大学 2009
[6]超音速旋流分离器结构设计与流场特性研究[D]. 魏江东.中国石油大学 2009
[7]超声速旋流分离器结构设计及流场模拟[D]. 杜永军.中国石油大学 2007
本文编号：3405971
【文章来源】：西安石油大学陕西省
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
低温冷却法脱水
3而且不用任何化学添加剂，不会产生任何污染，只要通过自身特殊的结构就能达到很高的分离效率，因此对超音速脱水方法进行相关技术研究是十分有必要的。不同脱水方法的具体流程见图示。图1-1低温冷却法脱水图1-2三甘醇脱水
4图1-3分子筛脱水法图1-4超音速脱水装置1.3国内外研究现状1.3.1国外研究现状超音速分离技术的初始理念是干燥空气，减少其水分含量，主要根据由StorkProductEngineering在1989年发明的一种“Condicyclone”技术，因此该技术在最初主要运用于空调上[5]。其应用原理是，在轴向截面不等的管道中流入超音速的湿流体，当流体流入管道后产生高速旋转的运动，从而获得向外旋转运动的离心力，分离出气态中的水分[5]，后来经过严谨的技术改造，荷兰科学家把这项技术引入天然气分离的领域[6]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]天然气三甘醇脱水系统工艺技术[J]. 周艳. 石化技术. 2015(07)
[2]中国天然气工业发展前景与挑战[J]. 贾承造,张永峰,赵霞. 天然气工业. 2014(02)
[3]天然气脱水新工艺新技术探讨[J]. 毛立军,王用良,吴艳,赵海龙. 广东化工. 2013(08)
[4]高超声速飞行器后体/尾喷管优化设计[J]. 甘文彪,阎超. 北京航空航天大学学报. 2011(11)
[5]NACA4412翼型分离涡计算的混合网格策略研究[J]. 周磊,杨振虎. 航空计算技术. 2011(04)
[6]超音速喷嘴涡流管气体分离性能的数值模拟与实验[J]. 马庆芬,胡大鹏,邱中华,胡施俊. 石油学报(石油加工). 2011(02)
[7]新型超声速旋流分离器设计及数值模拟[J]. 文闯,曹学文,吴梁红. 中国石油大学学报(自然科学版). 2010(04)
[8]喷管超音速分离技术在天然气脱水中的应用研究[J]. 宋婧,王丽,陈家庆,陈志明. 北京石油化工学院学报. 2010(01)
[9]新型天然气超音速脱水净化装置现场试验[J]. 蒋文明,刘中良,刘恒伟,张新军,张建,宋辉,鲁树东. 天然气工业. 2008(02)
[10]分子筛脱水工艺简述[J]. 胡晓敏,陆永康,曾亮泉. 天然气与石油. 2008(01)
博士论文
[1]水蒸气超音速流动中的非平衡相变与激波效应[D]. 杨勇.大连理工大学 2010
[2]多组分凝结性超音速流传热传质理论及实验研究[D]. 蒋文明.北京工业大学 2010
[3]旋转超音速凝结流动及应用技术研究[D]. 马庆芬.大连理工大学 2009
[4]超音速分离管的研发及其流动与传热传质特性的研究[D]. 刘恒伟.北京工业大学 2006
[5]油气超音速旋流分离技术研究[D]. 杨志毅.西南石油学院 2004
硕士论文
[1]超音速分离器中天然气凝结特性研究[D]. 朱超.西南石油大学 2015
[2]超音速分离器内流动及其应用基础研究[D]. 张明益.大连理工大学 2011
[3]超声速旋转凝结流动规律研究[D]. 张静.中国石油大学 2011
[4]喷管超音速分离技术在气体脱水中的应用研究[D]. 宋婧.北京化工大学 2010
[5]新型超音速气体净化分离装置设计研究[D]. 庞会中.北京工业大学 2009
[6]超音速旋流分离器结构设计与流场特性研究[D]. 魏江东.中国石油大学 2009
[7]超声速旋流分离器结构设计及流场模拟[D]. 杜永军.中国石油大学 2007
本文编号：3405971
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