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《北京工业大学》 2006年
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超音速分离管的研发及其流动与传热传质特性的研究

刘恒伟  
【摘要】: 天然气脱水是天然气进入输送管路前进行集中处理的一个非常重要的环节。通过脱除天然气中的水分,可以有效防止生成气体水合物,避免堵塞管道阀门,减小管路压降,从而保证安全生产。常规的天然气脱水技术有一系列的优点,如分离效果好、除湿深度大、可以达到较低的露点温度等。所以常规方法在一定程度上都得到了广泛的应用。但这些常规方法也存在许多缺点,如设备庞大、投资高、能耗大,还会造成一定的环境污染等。本文介绍了一种全新的天然气脱水技术——超音速分离管技术,并首次对其进行了较为系统深入的理论与实验研究。概括起来,本文主要做了下面几项工作: 对超音速分离管的工作机理及设计进行了系统的理论分析,独立提出了超音速分离管的结构和设计方法。对超音速分离管的设计思路进行了分析,得出了超音速分离管设计的一些基本原则。分别给出了理想气体和实际气体喷管的设计方法。重点介绍了流体为高压、多组分的天然气时,采用BWRS实际气体状态方程作为计算的基本方程对喷管喉部尺寸设计的详细过程。在此基础上,建立了以BWRS状态方程为基础的超音速分离管设计计算方法,申请了国家发明专利、实用新型专利以及国家软件著作权各1项并获得授权。在所开发成功的超音速分离管设计软件中,只要输入天然气各组分的摩尔分数、超音速分离管的入口参数,以及天然气的日处理量,就可以计算出超音速分离管所有部件的控制尺寸,完成超音速分离管的结构设计。 设计并加工了一套超音速分离管,并搭建了室内实验台,进行了系统全面的室内实验研究。实验结果表明,独立提出的超音速分离管的结构是成功的,超音速分离管具有良好的气液分离性能,整个气液分离过程不需要消耗任何外部机械功和化学物质;压损比越大,露点降越大。如果要获得较低的干气出口露点或较大的露点降,那么必须以牺牲一部分初始压力作为代价;保持超音速分离管入口流量为临界流量是保证超音速分离管具有良好气液分离性能的必要条件;压损比、激波产生的位置是影响超音速分离管工作性能的关键。改进旋流器的设计,使其摩阻尽量小,从而使激波向远离Laval喷管喉部方向移动,可以有效改善分离管的工作性能。在目前所设计的三个旋流器中,旋流器A的
【学位授予单位】:北京工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TK124

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前6条
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4 谢永金;樊建春;张宏;张来斌;张继信;张永学;李世玉;;页岩气开发用高压管汇损伤机理及检测技术[J];石油机械;2011年S1期
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中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 艾志久;魏学华;马海峰;胡文礼;;非常规天然气超音速脱水工艺与设备发展研究[A];非常规油气资源勘探开发装备及应用技术研讨会论文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前1条
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中国硕士学位论文全文数据库 前7条
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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【共引文献】
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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7 刘福生;谭鲁志;王刚;;多区域网络模型在高速列车通风系统中的应用研究[A];中国建筑学会建筑热能动力分会第十七届学术交流大会暨第八届理事会第一次全会论文集[C];2011年
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10 齐晓娟;田瑞;杨晓宏;李嵩;;旋转切向入流膜蒸馏装置热容腔CFD的数值模拟[A];膜分离技术在石油和化工行业中应用研讨会论文集[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 戴萍;气膜孔几何结构对涡轮叶片气膜冷却的影响研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
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3 李佳;载人潜器阻力性能的数值和试验预报及外形优化研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 王革;有壁面质量注入通道流体动力学典型问题分析[D];哈尔滨工程大学;2009年
5 王忠义;船用燃气轮机排气引射装置性能研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 陆嘉;细水雾抑制熄灭气体射流火焰的实验研究[D];中国科学技术大学;2010年
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8 付强;1000MW核电站离心式上充泵水力设计与结构可靠性研究[D];江苏大学;2010年
9 左远志;熔融盐高温斜温层混合蓄热的热过程特性[D];华南理工大学;2010年
10 章建华;新型溶剂高效吸收净化高酸性石油天然气技术开发研究[D];华东理工大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王高飞;通风方式对气流组织和室内空气品质的模拟研究[D];河南理工大学;2010年
2 王发辉;基于FLUENT的干法磁分离机理的数值模拟[D];河南理工大学;2010年
3 侯建军;高温矿井热环境数值模拟及热害控制技术研究[D];河南理工大学;2010年
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5 苏超;变压吸附管道流体动力学特性研究[D];山东科技大学;2010年
6 王珺;山区风特性参数与自锚式悬索桥的静风稳定性研究[D];山东科技大学;2010年
7 刘磊;喷气织机纬纱运动状态的研究[D];浙江理工大学;2010年
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【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘恒伟;刘中良;张建;冯永训;颜廷敏;;超声波旋流脱水装置及其内部流动的理论解[J];北京工业大学学报;2006年09期
2 杜大鹏;穆志纯;陈静;方新;;一种用于模拟汉字认知过程的多层自组织神经网络[J];北京科技大学学报;2007年01期
3 宋婧;王丽;陈家庆;陈志明;;喷管超音速分离技术在天然气脱水中的应用研究[J];北京石油化工学院学报;2010年01期
4 凡凤仙;杨林军;袁竹林;颜金培;;水汽在细微颗粒表面异质核化数值分析[J];东南大学学报(自然科学版);2007年05期
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6 巫志华;李亮;丰镇平;;三维湿蒸汽自发凝结流动的数值模拟[J];动力工程;2006年06期
7 曹勇,吴剑峰,罗二仓,陈光明,公茂琼,齐延峰;涡流管研究的进展与评述[J];低温工程;2001年06期
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10 魏玺群,陈健;变压吸附气体分离技术的应用和发展[J];低温与特气;2002年03期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 康勇;;超声速低温气液分离器物性变化分析[A];制冷空调新技术进展——第四届全国制冷空调新技术研讨会论文集[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 张冬阳;非平衡态湿蒸汽流动快速准确数值模拟方法研究[D];中国科学院研究生院(工程热物理研究所);2002年
2 杨志毅;油气超音速旋流分离技术研究[D];西南石油学院;2004年
3 马庆芬;旋转超音速凝结流动及应用技术研究[D];大连理工大学;2009年
4 蒋文明;多组分凝结性超音速流传热传质理论及实验研究[D];北京工业大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张静;超声速旋转凝结流动规律研究[D];中国石油大学;2011年
2 胡洪涛;微型涡流管性能研究[D];大连理工大学;2002年
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4 王智;自发凝结湿蒸汽两相流动数值模拟[D];华北电力大学(河北);2004年
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6 王朋涛;涡流管内可压缩气体三维流场研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
7 杨智勇;高温高压湿空气热力学性质研究[D];重庆大学;2006年
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9 简虎;磁记忆检测技术机理及其应用的研究[D];华中科技大学;2006年
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【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前9条
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3 刘丰;孙恒;李增材;丁贺;;天然气超音速分离器中凝结流动过程数值模拟的研究进展[J];低温与超导;2013年10期
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5 蒋文明;刘中良;刘杨;;甲烷和壬烷蒸汽在超音速喷管中的凝结过程[J];天然气与石油;2012年03期
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7 王治红;朱超;王小强;但小东;;再循环腔进口位置对超音速分离器流场影响数值分析[J];石油与天然气化工;2014年02期
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中国硕士学位论文全文数据库 前8条
1 张明益;超音速分离器内流动及其应用基础研究[D];大连理工大学;2011年
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7 贺传龙;基于焦耳—汤姆逊效应的CO_2制冷实验研究[D];大连海事大学;2013年
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【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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3 雷新娥;;实行抄、核、收分离 提升企业营销管理水平[J];农村电工;2010年11期
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9 刘建民;黑白电视机检修三例[J];农村电工;1994年09期
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中国重要会议论文全文数据库 前6条
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5 林敏;王志强;庞浩;温延;;多级柔性风选系统中风分箱的设计与实现[A];中国烟草学会2010年学术年会论文集[C];2010年
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4 罗兰;政府采购应坚持低价优先[N];人民日报海外版;2007年
5 汤谷良 袁琳;“施贵宝”的特色内控[N];中国财经报;2002年
6 金文莲徐树才;武夷山实行景区山林权属分离管理[N];闽北日报;2008年
7 记者 徐树才通讯员 金文莲;武夷山首创景区山林所有权和使用权分离管理[N];福建日报;2008年
8 应宜逊;银行的“生”“养”“死”应分离管理[N];中国经济时报;2005年
9 方海;庆化公司投资6000万元兴建污水处理厂[N];中国工业报;2006年
10 记者 张有仓通讯员 陈丽;阳泉会计核算中心精品服务受称赞[N];山西经济日报;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前4条
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3 袁瑞娟;大管电色谱技术和毛细管电色谱新型固定相研究[D];天津大学;2007年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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4 胡鹏飞;聚二甲基硅氧烷微流控芯片表面修饰方法研究与应用[D];南昌大学;2007年
5 陆嘉莉;低电压驱动模式的电泳芯片性能分析和芯片电泳过程研究[D];重庆大学;2007年
6 王宗礼;天然气中氩同位素组成的对比测定及差异分析[D];中国科学院研究生院(兰州地质研究所);2004年
7 宋婧;喷管超音速分离技术在气体脱水中的应用研究[D];北京化工大学;2010年
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10 陈文斌;高频磁场电磁净化铝合金的研究[D];吉林大学;2012年
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