發(fā)布時(shí)間：2025-02-06 17:31

　　 單流渦流管(SCVT)對(duì)傳統(tǒng)渦流管(RHVT)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn),在天然氣管道調(diào)壓系統(tǒng)的在線加熱方面具有較大的安全、節(jié)能優(yōu)勢(shì)。為了使SCVT技術(shù)能更好地適應(yīng)天然氣管道系統(tǒng)的工況調(diào)整和環(huán)境溫度變化,基于前人關(guān)于RHVT的研究成果,建立了SCVT流場(chǎng)和溫度場(chǎng)計(jì)算模型,采用ICEM和FLUENT軟件分別對(duì)計(jì)算區(qū)域進(jìn)行了結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分和三維數(shù)值模擬;進(jìn)而根據(jù)環(huán)道實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)計(jì)算模型進(jìn)行了驗(yàn)證分析,針對(duì)SCVT在典型工況下的切向運(yùn)動(dòng)、軸向運(yùn)動(dòng)、靜壓、靜溫、短路流等特性進(jìn)行了數(shù)值模擬研究。研究結(jié)果表明:①流場(chǎng)由一系列沿?zé)岫斯芊较蛄髁坎粩嗨�減的"短路流"構(gòu)成;②流場(chǎng)結(jié)構(gòu)存在著平行于管中心的能量分離界面,界面的軸向速度為0,靜壓不隨軸向位置變化,界面兩側(cè)的內(nèi)、外旋流的軸向速度相反;③在靠近噴嘴的前半段,徑向方向的靜壓、靜溫、切向速度和軸向速度差異較大,能量分離效果顯著;④靜溫在管壁處最高,并沿著熱端管方向近似呈指數(shù)趨勢(shì)升高,較大的熱端管長(zhǎng)徑比增大了與被加熱氣體之間的換熱面積,有利于提高SCVT的加熱性能。結(jié)論認(rèn)為,該研究成果可以為渦流管加熱技術(shù)的推廣應(yīng)用提供技術(shù)支持。

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

圖1 SCVT結(jié)構(gòu)示意圖

由于管道輸送天然氣的水露點(diǎn)較高，達(dá)到了生成天然氣水合物（以下簡(jiǎn)稱水合物）的條件，致使天然氣管道站場(chǎng)生產(chǎn)運(yùn)行過程中容易發(fā)生“冰堵”現(xiàn)象。目前，為了防止輸氣站的調(diào)壓裝置發(fā)生“冰堵”，應(yīng)用電伴熱等外部熱源法加熱調(diào)壓閥的先導(dǎo)氣體，但存在著能耗高、維護(hù)繁瑣、安全隱患大、壽命短等諸多缺陷[1....

圖2 SCVT網(wǎng)格劃分圖

根據(jù)渦流管內(nèi)三維強(qiáng)旋流動(dòng)的特點(diǎn)，為兼顧計(jì)算速度和收斂性，采用ICEM軟件對(duì)計(jì)算區(qū)域進(jìn)行了結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分，同時(shí)對(duì)邊界層進(jìn)行了局部加密，以更好地捕捉流動(dòng)變化劇烈區(qū)域的邊界特征（圖2）。當(dāng)網(wǎng)格總數(shù)達(dá)到100萬后，基本取得網(wǎng)格無關(guān)解。3模型驗(yàn)證

圖3 SCVT實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)流程圖

渦流管環(huán)路實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的流程如圖3所示。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)壓力為6MPa，設(shè)計(jì)溫度為323K，管徑為25mm，管長(zhǎng)22m左右。實(shí)驗(yàn)工質(zhì)為氮?dú)�，利用氮�(dú)饧�裝格提供初始?xì)庠�，集裝格共16瓶氮?dú)猓瑔纹康獨(dú)獾挠行�容積為80L，壓力為10MPa。利用增壓機(jī)實(shí)現(xiàn)氣體在不同壓比、溫度、氣量條件下....

圖4 SCVT縱剖面流線分布圖

甲烷在SCVT內(nèi)的流動(dòng)屬于高速旋轉(zhuǎn)的三維可壓縮湍流流動(dòng)，其流場(chǎng)結(jié)構(gòu)的主要特征為“外旋流”和“內(nèi)旋流”由能量分離界面隔開，分別沿渦流管軸線相反方向運(yùn)動(dòng)（圖4）。外旋流在能量分離界面處獲取內(nèi)旋流的能量后變?yōu)椤盁釟狻�，使管壁溫度升高成為所謂的“熱端管”，進(jìn)而具備加熱管外介質(zhì)（天然氣管道....

本文編號(hào)：4030650