文档介绍：中国工程热物理学会传热传质学
学术会议论文编号:123228
新型超音速分离管实验特性研究
刘兴伟,刘中良,鲍玲玲
(北京工业大学传热强化与过程节能教育部重点实验室及北京市传热与能源利用重点实验室,
北京 100124)
(Tel:01067391917;E-mail:******@bjut.)
摘要:随着天然气在能源储备战略中起到越来越重要的作用,天然气脱水技术日趋进步,超音速分离技术也成为天然气脱水的发展趋势。目前一些大学和研究中心已经提出多种形式的超音速分离净化装置,北京工业大学的刘中良教授对该技术进行了深入的理论和实验研究并取得了很大的成果[1]。最近我们针对天然气现场条件改进了超音速分离管结构,主要考虑了产生旋流的具体位置以及旋流的合理长度,克服了以往分离管旋流不足及旋流损失过大的问题。并利用该装置重新进行了室内实验,通过分析实验结果并与原有装置的分离效果进行了比较,可以证明新加工的分离管比原有的喷管在分离效果方面有一定程度的提高。
关键词:新型超音速分离管结构设计露点降
0 超音速分离技术概述
天然气超音速脱水将膨胀机、分离器和压缩机的功能集中到一个管道中,简化了脱水系统,系统可靠性高,投资和运行费用低,无环境污染,易于形成体积小、质量轻、成本低、可靠性高的脱水橇装装置。超音速分离技术将成为甘醇脱水和透平膨胀机法之后的更经济、更可靠的脱水技术,是当今天然气脱水技术发展的必然趋势。北京工业大学和中国石化胜利油田有限责任公司合作,于2001年在国内率先开展了超音速分离管天然气处理技术的跟踪研究,研究开发出了具有自主知识产权的超音速分离管,并搭建了国内第一个超音速分离管室内试验台,并首次对超音速分离管技术进行了较为系统深入的理论和实验研究。攻克了一系列关键技术,突破了西方发达达到了,发表相关研究论文多篇,申请并获得国家发明专利和国家新型实用专利[2-3]。
本文所研究的新型超音速分离管是在原有分离管基础上进行改进的,并且综合考虑了天然气输运现场的具体情况。结合热力学和气体动力学的理论对分离管各部分进行优化设计,使各部分之间衔接的更加紧密,同时对设计好的各部分具体尺寸进行校核以确定各部分的合理性。
1 新型超音速分离管结构设计
:国家自然科学基金项目(50676002);教育部高等学校博士学科点专项科研基金资助(20040005008)。
如图1所示在主体结构上仍然沿用原有分离管几部分[4-6]:Laval喷管、直管段、旋流器、扩压段。但是在旋流器的安放位置上做了改变,同时旋流器的结构也做了相应的变化。旋流器的作用就是产生高速旋流,使气液两相在不同的离心力的作用下产生分离。超音速分离管旋流器部分的设计既要达到产生高速旋流的目的,又要注意和其它的部件相协调。原有喷管旋流段中有的旋流器位置过于靠后,这样就会使通过Laval喷管凝结以后的液滴颗粒在直管段的激波作用下会产生降速过程,进而削弱旋流分离的作用,也有的分离管旋流器长度过短在高速流动下气液来不及完全分离,还有的分离管旋流器设计的过于复杂,加大了流动过程的阻力也不利于气液分离同时会使湿气出口产生过多的分流。为了克服这些不足新加工的喷管中旋流器放在了直管段的入口处,并且旋流器采用单片旋转,这样既