《表1 实验数据和数值模拟结果对比表》

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《天然气单流涡流管流场与温度场数值模拟》

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涡流管环路实验系统的流程如图3所示。系统的设计压力为6 MPa，设计温度为323 K，管径为25mm，管长22 m左右。实验工质为氮气，利用氮气集装格提供初始气源，集装格共16瓶氮气，单瓶氮气的有效容积为80 L，压力为10 MPa。利用增压机实现气体在不同压比、温度、气量条件下的循环流动，增压机的吸气压力介于1～6 MPa，排气压力低于10 MPa，额定流量为600 m3/h，功率为30 kW。不同工况的数值模拟结果和实验测试结果如表1所示。由表1可见，数值模拟结果与实验数据的变化趋势一致，出口温度的最大偏差在0.8 K以内，两者吻合较好，说明上述计算模型是合理的。在基于进出口压力边界条件下，数值模拟得出的质量流量比实验结果高出20%～30%，其主要原因为：（1）由于实验的进出口压力测取点距涡流管喷嘴及出口节流孔还有一定距离，且该区域附近流道的几何形状复杂，存在一定的压力损失，而计算模型未能考虑这部分压降；（2）测试的涡流管在盲端存在额外的热气通道，将一部分气体直接返回到涡流室外侧以抑制水合物的生成，计算模型未能考虑该部分的影响因素，所以得出的流量值偏高；（3）实验采用的增压设备为活塞式增压机，其出口压力并不十分稳定，导致涡流管进口压力存在0.1～0.3 MPa的波动，这也给流量预测精度造成了一定影响。