發(fā)布時間：2021-01-24 19:06

　　渦流管是一種用于天然氣脫水脫烴的能量分離裝置,經研究發(fā)現高速旋流會在管內產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象設計一種三維葉片整流器,將旋流轉化為平行流,實現能量高效回收。詳細過程主要通過理論、模擬及實驗相結合的方式,依據氣體動力學及能量傳遞原理,設計整流器及渦流管詳細結構,搭建實驗平臺,研究了上述整流器對渦流管制冷效率及結構尺寸的影響。具體內容及主要結論如下:（1）分析渦流管內部流動規(guī)律,設計三維葉片整流器結構。采用直母線葉片設計方法,依據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)現在不同壓比下,渦流管內部流場變化明顯,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）利用數值模擬確定整流器不同結構參數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量,通過模擬結果發(fā)現,當葉片數量為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】：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 主要結構類型
    1.4 國外研究進展
        1.4.1 理論研究
        1.4.2 數值模擬及實驗研究
        1.4.3 國內外應用
    1.5 性能評價指標
    1.6 本文主要研究工作
2 渦流管結構設計
    2.1 整體結構設計
    2.2 三維靜止式導流葉片整流器
        2.2.1 建立葉片曲面方程
        2.2.2 建立內準線方程
        2.2.3 建立中間準線及外準線方程
    2.3 熱端管結構類型及長徑比
        2.3.1 熱端管結構類型
        2.3.2 熱端管長徑比
    2.4 噴嘴結構類型
        2.4.1 噴嘴的進氣方式及個數
        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計
    2.6 本章小結
3 渦流管數值模擬
    3.1 幾何模型建立
    3.2 網格劃分
        3.2.1 網格類型的選擇
        3.2.2 網格尺寸的確定及劃分結果
    3.3 計算模型的確定
        3.3.1 基本簡化假設
        3.3.2 湍流模型選擇
        3.3.3 控制方程組
        3.3.4 數值求解方法
    3.4 渦流管的能量分離現象
        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 渦流管的馬赫數分析
    3.5 整流器安裝在冷端
        3.5.1 不同中心圓柱結構
        3.5.2 不同葉片角度
    3.6 整流器安裝在熱端可調錐前端
        3.6.1 不同中心圓柱結構
        3.6.2 不同葉片數量的影響
        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
4 渦流管實驗研究
    4.1 實驗平臺搭建
    4.2 實驗相關參數的測量
    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
        4.4.2 壓比為3、4 時渦流管性能參數
    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的影響
    4.6 不同角度葉片整流器與壓比的關系
        4.6.1 角度對單位制冷量的影響
        4.6.2 角度對制冷效應的影響
    4.7 誤差分析
    4.8 本章小結
結論
參考文獻
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]噴嘴結構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. 2018(06)
[2]基于Fluent的渦流管數值模擬與結構優(yōu)化研究[J]. 何麗娟,潘鵬,黃艷偉,孫尚志.  真空科學與技術學報. 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)劃設計. 2017(02)
[4]渦流管非穩(wěn)態(tài)旋流流場數值模擬研究[J]. 張博,郭向吉.  熱科學與技術. 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.  天然氣技術與經濟. 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]渦流管技術在天然氣領域的應用前景[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]帶排液結構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]軸流式渦流管結構設計和數值模擬[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