組合可調式超音速分離器設計與測試系統(tǒng)研究.pdf

1、超音速分離器是一種新型的天然氣分離處理設備，具有系統(tǒng)簡單、無需添加化學藥劑、無需動力裝置的特點。但目前國內的研究理論尚不成熟，暫不具備商業(yè)使用價值。本文設計了一套實驗用組合可調式超音速分離器，并利用數(shù)值模擬的方法對分離器結構參數(shù)對流場的影響進行分析。以分離器為核心部件，進行室內實驗用測試系統(tǒng)研究。
　　利用現(xiàn)有的文獻資料，考慮到便于進行結構尺寸影響研究，分離器結構使用組合可調的方式，噴管段按照從小到大設置三種入口角度，每種入口角度

2、喉部直徑均分別設置小中大三種尺寸。分離段中分離翼設計為可滑動結構，考慮密封問題，將分離翼的安裝位置設為5位可調節(jié)結構，分離翼角度可旋轉調節(jié)。擴壓段通過加裝環(huán)形墊塊調節(jié)長度。對這些組合可調結構進行調節(jié)搭配，可形成多種結構，便于實驗研究。
　　利用Fluent軟件，對所設計的分離器進行數(shù)值模擬，選擇可壓縮模型，以理想空氣為介質，選擇中間參數(shù)的分離器模型模擬。模擬結果表明，該模型具備低溫制冷能力，可產(chǎn)生旋流分離效果。在該模型基礎上，分別

3、改變入口角度、喉部尺寸及分離翼安裝位置進行建模分析。結論如下:
　　(1)其他尺寸不變，喉部越小，壓力降越大，最低溫度值越低，速度極值越高，但同時流場均勻性越差，低溫區(qū)域長度越短。因此在設計時取值不宜過于偏頗。
　　(2)其他尺寸不變，入口角度越大，壓力損失越大，速度極值越高，極低溫度越低，但是流場的均勻性變差，低溫區(qū)域長度越短。入口角度的選擇亦需綜合分析考慮。
　　(3)分離翼位置直接影響激波出現(xiàn)的位置，其他尺寸不變

4、，分離翼位置越靠近入口，流場的均勻性越好，超音速低溫區(qū)越長，相應的，獲得的低溫極值較差，流動速度極值較小。激波出現(xiàn)的位置更為接近出口區(qū)，激波對流場帶來的影響越小。因此在確定分離翼安裝位置時，選擇更為接近入口的區(qū)域安裝，能夠獲得較好的流場特性。
　　對組合可調式超音速分離器測試平臺的研究，確定了實驗的操作參數(shù)入口含液濃度Ci和壓比Pr及性能評價參數(shù)分離效率Et和溫度降△T，并給出了相應的計算計量方法;對實驗裝置及設備安裝調試進行了分