[实用新型]一种气体超声速凝结与旋流分离喷管

摘要

本实用新型涉及一种气体超声速凝结与旋流分离喷管，主要由中心体、旋流叶片、收缩段和扩张段构成，主要应用于气体净化，特别是天然气脱水和重烃分离领域。本实用新型的旋流叶片采用椭圆叶片法设计，可以有效地加强旋流；中心体的存在有效地减少了涡耗散，收缩段曲线可以保证气流平稳加速到声速；扩张段为一渐扩结构，摒弃了以往该类装置中简单的直线式设计，本实用新型的曲线设计可以避免膨胀波的影响，气动性能更佳。在喷管中，气流的速度为超声速，滞留时间非常短，不会形成水合物，无需添加化学药剂及相关的回收系统。并且还具有无运动部件，支持无人操作，结构紧凑，占地空间小等优点，特别合适边际、沙漠和海上油气田的开发，应用前景广阔。

主权项

一种气体超声速凝结与旋流分离喷管，包括直管段(1)、中心体(2)、旋流叶片(3)、收缩段(4)、扩张段(5)、入口(10)和出口(6)，其特征在于：由收缩段(4)、扩张段(5)和中心体(2)构成环形的收缩‑扩张喷管，形成亚声速收缩流道(9)、喉部(8)和超声速扩张流道(7)；收缩段(4)为渐缩结构，扩张段(5)为渐扩结构；旋流叶片(3)上端与直管段(1)内壁面固定联接，下端与中心体(2)表面固定联接；收缩段(4)的轮廓曲线按照如下曲线方程来设计： D x = D cr + ( D 1 - D cr ) [ 1 - 10 ( x L s ) 3 + 15 ( x L s ) 4 - 6 ( x L s ) 5 ] 上述方程式以收缩段(4)的轴线为x轴，以收缩段(4)入口处的圆心为坐标原点，D1和Dcr分别为收缩段(4)的进口直径和出口直径，Dx为任意x处的截面直径；Ls为收缩段长度；扩张段(5)的轮廓曲线按照如下曲线方程来设计： D kx = D k 1 1 - [ 1 - ( D k 1 D k 2 ) 2 ] [ 1 - ( L x - x L k ) 2 ] 2 [ 1 + 1 3 ( L k - x L k ) 2 ] 3 上述方程式以扩张段(5)的轴线为x轴，以扩张段(5)入口处的圆心为坐标原点，Dk1和Dk2分别为扩张段(5)的进口直径和出口直径，Dk1＝Dcr，Dkx为任意x处的截面直径；Lk为扩张段(5)的长度；中心体(2)居于喷管中心，包括半椭球体(11)、直段(12)、渐缩段(13)和圆柱段(14)；直段(12)的长度L1为：0.5Dz1≤L1≤5Dz1，Dz1为直段(12)的直径；渐缩段(13)的轮廓曲线按照如下曲线方程来设计： D zx = D zcr + ( D z 1 - D zcr ) [ 1 - 10 ( x L z ) 3 + 15 ( x L z ) 4 - 6 ( x L z ) 5 ] 上述方程式以渐缩段(13)的轴线为x轴，以渐缩段(13)入口处的圆心为坐标原点，Dzcr为渐缩段(13)的出口直径，Dzx为任意x处的截面直径；Lz为渐缩段(13)长度，Lz＝Ls；渐缩段(13)的入口和收缩段(4)的入口处于同一个截面上；圆柱段(14)的直径等于渐缩段(13)的出口直径，圆柱段(14)的长度等于扩张段(5)的长度Lk。