組合可調(diào)式超音速分離器設(shè)計(jì)與測(cè)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(shè)備，具有系統(tǒng)簡(jiǎn)單、無(wú)需添加化學(xué)藥劑、無(wú)需動(dòng)力裝置的特點(diǎn)。但目前國(guó)內(nèi)的研究理論尚不成熟，暫不具備商業(yè)使用價(jià)值。本文設(shè)計(jì)了一套實(shí)驗(yàn)用組合可調(diào)式超音速分離器，并利用數(shù)值模擬的方法對(duì)分離器結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)流場(chǎng)的影響進(jìn)行分析。以分離器為核心部件，進(jìn)行室內(nèi)實(shí)驗(yàn)用測(cè)試系統(tǒng)研究。
　　利用現(xiàn)有的文獻(xiàn)資料，考慮到便于進(jìn)行結(jié)構(gòu)尺寸影響研究，分離器結(jié)構(gòu)使用組合可調(diào)的方式，噴管段按照從小到大設(shè)置三種入口角度，每種入口角度

2、喉部直徑均分別設(shè)置小中大三種尺寸。分離段中分離翼設(shè)計(jì)為可滑動(dòng)結(jié)構(gòu)，考慮密封問(wèn)題，將分離翼的安裝位置設(shè)為5位可調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，分離翼角度可旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)。擴(kuò)壓段通過(guò)加裝環(huán)形墊塊調(diào)節(jié)長(zhǎng)度。對(duì)這些組合可調(diào)結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)節(jié)搭配，可形成多種結(jié)構(gòu)，便于實(shí)驗(yàn)研究。
　　利用Fluent軟件，對(duì)所設(shè)計(jì)的分離器進(jìn)行數(shù)值模擬，選擇可壓縮模型，以理想空氣為介質(zhì)，選擇中間參數(shù)的分離器模型模擬。模擬結(jié)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(chǔ)上，分別

3、改變?nèi)肟诮嵌?、喉部尺寸及分離翼安裝位置進(jìn)行建模分析。結(jié)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(shí)流場(chǎng)均勻性越差，低溫區(qū)域長(zhǎng)度越短。因此在設(shè)計(jì)時(shí)取值不宜過(guò)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(chǎng)的均勻性變差，低溫區(qū)域長(zhǎng)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(chǎng)的均勻性越好，超音速低溫區(qū)越長(zhǎng)，相應(yīng)的，獲得的低溫極值較差，流動(dòng)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(duì)流場(chǎng)帶來(lái)的影響越小。因此在確定分離翼安裝位置時(shí)，選擇更為接近入口的區(qū)域安裝，能夠獲得較好的流場(chǎng)特性。
　　對(duì)組合可調(diào)式超音速分離器測(cè)試平臺(tái)的研究，確定了實(shí)驗(yàn)的操作參數(shù)入口含液濃度Ci和壓比Pr及性能評(píng)價(jià)參數(shù)分離效率Et和溫度降△T，并給出了相應(yīng)的計(jì)算計(jì)量方法;對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置及設(shè)備安裝調(diào)試進(jìn)行了分