大管径八流道直流喷嘴涡流管流动与传热数值模拟

摘要

为了充分掌握大管径涡流管内流场分布规律和能量分离原理,将涡流管更好地应用于气田现场,本文构建了大管径八流道直流喷嘴涡流管三维计算模型,以甲烷作为工质气体进行数值模拟研究,并对相关特征物理量进行了研究分析。研究结果显示当工质气体入口总压为0.5 MPa、入口总温为290 K时,改变热端出口背压,随冷流率变化,涡流管最大制冷、制热温差分别达到29 K和18 K,最大单位制冷、制热量达到17.25 kJ和15.43 kJ,并且同一冷流率下,工质气体的单位制冷量要高于单位制热量;涡流管内部内外旋流气体之间的相互作用是能量相互传递、总温产生分离的基础。以上成果认识,对进一步将涡流管技术应用于天然气工业现场,解决气田现场存在的工程技术难题具有指导和借鉴价值。