基于Fluent分析大口径涡流管节流效果

作     者：王杰 田园 陈长江 陆梅 龙学渊 李亚茜 WANG Jie;TIAN Yuan;CHEN Changjiang;LU Mei;LONG Xueyuan;LI Yaxi

作者机构：中国石化西北油田分公司采油一厂新疆841600 重庆科技学院重庆401331 中国石化西北油田分公司采油二厂新疆841604 中国石化西南油气分公司成都610051 

出 版 物：《真空科学与技术学报》 (Chinese Journal of Vacuum Science and Technology)

年 卷 期：2023年第43卷第2期

页      面：156-162页

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 080706[工学-化工过程机械] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 082003[工学-油气储运工程] 

基　　金：国家自然科学基金青年科学基金项目(51904051) 重庆市教育委员会科学技术研究项目(KJZD-K201901505) 

主　　题：大口径涡流管 节流降压 数值模拟 流动分析 

摘      要：为了验证涡流管节流效果,建立物理模型,采用理想气体甲烷为计算工质,基于Fluent模拟得到流场内物性参数变化规律。分析发现:冷流率0.5时,甲烷(298 K、12 MPa)在涡流管中高速旋转流动,外旋气体紧贴管壁流至热端出口,温度上升至303 K,内旋气体围绕轴心流至冷端出口,温度下降为293 K;外旋高温气体包裹内旋低温气体流动,可有效缓解管壁结晶,避免气体冻堵问题;轴向位置产生压力滞止点和速度方向折点,沿流动方向,内外旋流气体存在能量损耗,造成压力和速度均减小。节流区间3 MPa左右,忽略传热损失,涡流管合流后气体温降区间几乎为0 K,而节流阀温降区间为9.8 K。组建以节流阀和涡流管为关键设备的节流降压工艺流程对比发现:涡流管能量分离效应优于节流阀节流效应,不仅缩小气体温降区间,而且节流效果明显,在实际应用中可简化输气站节流工艺流程,降低投资和运行成本。