整流式超音速旋流分离器的制造方法_3

文档序号:9918097阅读:来源:国知局
具体地,整流器40包括多个整流叶栅41、第一环形密封圈42和第二环形密封圈43,多个整流叶栅41均与第一环形密封圈42和第二环形密封圈43彼此活动连接。在使用时,旋流的干燥天然气在遇到整流叶栅41以后,整流叶栅41可以消除干燥天然气气流的切向旋转,从而使得整流式超音速旋流分离器100的出口干燥天然气气流平稳,同时整流器40的整流作用还有利于干燥天然气的压力和温度的恢复。
[0049]结合图2和图3所示,第二环形密封圈43容纳在第一环形密封圈42内并与第一环形密封圈42彼此围绕形成整流环形腔45。如图3所示,第一环形密封圈42套设在扩压器30的壳体上,且第二环形密封圈43套设在扩压中心体31的中部。相应地,在扩压器30的壳体上沿扩压器30的周长方向设置有用于容纳第一环形密封圈42的第一环形凹槽,且在扩压中心体31的外表面上沿扩压中心体31的周长方向设置有用于容纳第二环形密封圈43的第二环形凹槽。第一环形凹槽与第一环形密封圈42彼此配合连接,第二环形凹槽与第二环形密封圈43彼此配合连接。
[0050]如图2所示,在第一环形密封圈42和第二环形密封圈43上沿圆周方向均设置有多个用于插入整流叶栅41的密封圈通孔,且多个密封圈通孔与多个整流叶栅41彼此一一对应设置。具体地,多个密封圈通孔沿相应的第一环形密封圈42或第二环形密封圈43的周长方向间隔地布置在相应的密封圈上,且第一环形密封圈上的密封通孔与第二环形密封圈上的密封通孔彼此对应设置,使得多个整流叶栅41能够沿第一环形密封圈42和第二环形密封圈43的周长方向布置。
[0051]在使用时,每一个整流叶栅41的一端沿第一环形密封圈42的径向方向插入第一环形密封圈42上的相应的密封通孔,之后沿第二环形密封圈42的径向方向插入第二环形密封圈43中相应的密封圈通孔,然后该整流叶栅41的底端与扩压中心体31的外表面相接触,同时每一个整流叶栅41的另一端均保留在了第一环形密封圈41的外侧,即保留在了扩压器30夕卜。由此可以看出,在每一个整流叶栅41周围均设置有密封橡胶,通过这样的设计可以在使用整流式超音速旋流分离器100时,便于旋转调整整流叶栅的旋转角度,进而便于调整整流叶栅与天然气来流方向之间的夹角。
[0052]在本发明的一个示例中,多个整流叶栅41中的所有的整流叶栅41均设置为整流叶片,且整流叶片的形状设置可以为直面形叶片,也可以设置为曲面形叶片,例如波浪形叶片等。通过将整流叶片设计成曲面形叶片,这样能够在整流器40对干燥天然气进行整流时,降低干燥天然气的整流损失。本示例仅是一种说明性示例,本领域技术人员不应当理解为对本发明的一种限制。
[0053]如图3所示,整流叶栅41包括彼此固定连接的第一整流主体411和第二整流主体412,第一整流主体411的一端沿第一环形密封圈42的径向方向依次穿过第一和第二环形密封圈,且第一整流主体411的另一端保留在第一环形密封圈42的外侧。第二整流主体412容纳在整流环形腔45中。优选地,第二整流主体412与第一整流主体411彼此垂直设置,且第二整流主体412的中部与第一整流主体411固定连接。本领域技术人员可以明白,第二整流主体412和第一整流主体411彼此可以成一角度设置,例如成30°、45°或者60°度角设置,本示例仅是一种说明性示例,本领域技术人员可以根据需要进行相应的选择。
[0054]在本发明的另一示例中,整流器40包括8个完全相同的整流叶栅41,整流叶栅41的一端与调节阀44连接,这样可以通过调节阀44对整流叶栅41进行控制调节,并使整流叶栅41可以以自身的中心轴为圆心进行旋转调节;整流叶栅41的另一端与扩压中心体31活动连接。整流叶栅41在与扩压中心体31和扩压器30的壳体接触的部位周围均有密封橡胶,即第一环形密封圈42、第二环形密封圈43,通过这样的设计可以保证整流叶栅的旋转调节。在使用整流器40前,可以根据不同的天然气的处理量和进口条件通过调节阀44对整流叶栅41与天然气来流方向之间的夹角进行调节,这样可以使得旋流干燥天然气得到最好的整流效果O
[0055]下面通过详细叙述整流式超音速旋流分离器100的工作原理来进一步说明整流式超音速旋流分离器100的具体结构。
[0056]在使用时,从井口出来的含湿天然气以一定的速度平稳地从整流式超音速旋流分离器100的入口进入入口整流管51中,在入口整流管51处经过一小段直管段之后,在入口旋流器10的作用下,含湿天然气产生离心力。根据角动量守恒定律,含湿天然气离心加速度随着旋转半径的减小而增大,使得旋流强度不断增强,从而形成具有足够的初始旋流速度的旋流含湿天然气。
[0057]在旋流含湿天然气进入拉伐尔喷管21后,旋流含湿天然气发生绝热膨胀并被加速至超音速,同时旋流含湿天然气的温度和压力急剧降低,动能进一步增强,使得在拉伐尔喷管21中形成低温低压的环境。旋流含湿天然气中的水蒸气在这种低温低压的环境下,当环境中的温度低至使旋流含湿天然气能够达到过饱和状态时,旋流含湿天然气中的水蒸气以小液滴的形式凝结出来。
[0058]而当旋流含湿天然气在进入拉伐尔喷管21之后,由于拉伐尔喷管21中的流道半径逐减小,因此根据动量守恒定律,旋流含湿天然气的旋流角速度将自动增加。同时,通过喷管中心体23的插入使得在等截面积的情况下,旋流含湿天然气的旋转直径大幅减小,从而使得旋流含湿天然气的旋转角度进一步增加,此时旋流含湿天然气能够产生可达300000-500000倍的重力加速度,这样就充分保证了凝结出来的小液滴可以被旋流排出整流式超音速旋流分离器100。
[0059]旋流含湿天然气混合物中凝结出的小液滴在如此大的离心力作用下被甩向分离构件22的内腔壁面并形成液膜。而由液膜形成的液滴将沿着分离构件22的内腔壁运动,最终流入环形分离腔222中并通过液相出口 221排出整流式超音速旋流分离器100,这样就实现了含湿天然气的气液分离。而由于天然气含湿混合物在气流中的停留时间相对于水合物较低的形成速度来说是极短的,因此不会在整流式超音速旋流分离器100中形成水合物,由此从整个过程可以看出,在完全不需要添加化学药剂的情况下,即可将含湿天然气中的液相排出。
[0060]在旋流含湿天然气中的液相被排出之后形成的旋流干燥天然气流入了扩压器30中,而此时从拉伐尔喷管21中流出的干燥天然气带有强烈旋流,如果这样直接进入输送管道会造成非常大的损失。由此,该旋流含湿天然气需要首先在扩压器中经过一小段扩压作用使速度被降低,同时使旋流干燥天然气的温度和压力得到一定的回升。之后通过位于扩压器30中部的整流器40,在整流叶栅41的作用下,干燥天然气的旋流作用将被大幅削减,甚至完全消除。旋流干燥天然气在经过整流器40的整流之后将变得平稳,同时在扩压器30的后半段的扩压作用下,使得干燥天然气的温度和压力能够在扩压器30中达到管道的输送要求,之后通过直流管52的出口流出。
[0061]本发明提供的技术方案的有益效果是:
[0062](I)本发明提供的整流式超音速旋流分离器具有体积小、效
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