基于均匀设计的制冷小管径涡流管结构优化

何 鹏，梁裕如，段宏飞，张成斌，刘婷婷

(1.陕西延长石油(集团)有限责任公司 研究院，陕西 西安 710075； 2.陕西延长石油(集团)有限责任公司 管道运输公司，陕西 西安 710075)

引 言

由于涡流管结构简单、不含运动部件，易于加工维修，小幅压降下即能实现大幅降温，可用于深冷前的预冷环节，降低制冷能耗。因此可用于油田井口伴生气的轻烃回收工艺中，对C3、C4进行回收。

涡流管的制冷性能主要取决于操作参数以及结构参数，由于伴生气的压力、温度、流量等操作参数相对固定，因此调整和改进结构参数是实现其制冷性能优化的一种重要手段。计玉帮等[1]研究发现涡流管制冷效应随热端管长增大而减小。Behera U 等[2]对涡流管能量进行了研究，结果表明当涡流管径为 12 mm 时，最优L/D值为25～35，最优的dc/D(冷端管径与涡流管径之比)值为 0.58。何丽娟等[3]对涡流管结构参数进行数值研究，在冷孔板直径为 2.62 mm时，涡流管获得最大总温差 36.83 K。何曙等[4]在进口总压为0.4 MPa 时，实验对比了不同流道数目(3～8)下涡流管的性能差异，结果显示流道数为4时，可得到最佳的制冷效应，喷嘴流道数为8 时，其制冷效应最差。汤振豪等[5]研究了喷嘴结构对涡流管性能的影响，结果显示螺旋喷嘴比直流喷嘴涡流管具有更好的能量分离效果。何鹏等[6-7]对大管径八流道直流/螺旋喷嘴涡流管的流动与传热性能进行了分析，结果表明大管径多流道涡流管相较小管径涡流管在天然气处理能力及压降特性上具有明显优势。

小管径涡流管内气体的动量和能量变化有其自身特点，相较于大管径涡流管其结构小巧更便于加工制作。……